Нихромовая проволока и нить
Отличительная особенность нихрома — высокое электрическое сопротивление. Вокруг этого свойства строится все применение продукции из данного сплава. И нихромовая проволока, и нить являются, пожалуй, наиболее востребованными полуфабрикатами. Нагреватели электрических печей, электротехнические устройства, электронные сигареты, медицинские материалы — везде применяется описываемая продукция.В Метотехника можно купить нихромовую проволоку и нить. Для заказа, который возможно осуществить разными способами (телефон, факс, email, сайт), доступны марки Х20Н80, Х15Н60 и другие.
Получить более подробную информацию о материалах, а также способах производства и областях применения описанной продукции можно на данной странице в соответствующих разделах. Важным источником информации являются стандарты, которые также представлены на сайте.
Марки
Нихром является жаростойким сплавом, имеет высокое электросопротивление, малый температурный коэффициент сопротивления, существенную коррозионную стойкость к воздействию воздуха или иных газообразных сред при больших значениях температуры.
Маркировка указанных сплавов расшифровывается следующим образом: буква обозначает химический элемент, следующее за ней число — среднюю массовую долю данного элемента в сплаве. Например, нихром Х20Н80 содержит 20-23% хрома (Cr) и около 80% никеля (Ni), Х15Н60 — 15-18% хрома (Cr) и около 60% никеля (Ni).
Химический состав марок Х20Н80, Х20Н80-Н, Х20Н80-ВИ и Х15Н60, Х15Н60-Н, Х15Н60-ВИ регламентируется стандартом ГОСТ 10994-74.
Производство
Нихромовая проволока изготавливается с помощью обработки давлением, а именно, технологической операцией протяжки. Она осуществляется без дополнительного подогрева заготовок, соответственно, изделие получается холоднотянутым.
Размеры изделий, механические свойства, состояние поставки, электрическое сопротивление, а также максимальные рабочие температуры регламентируются стандартами ГОСТ 12766.1-90 и ГОСТ 8803-89.
Стоит отметить, что полуфабрикат круглого сечения малых диаметров, как правило, называются нихромовая нить. Стандарты не содержат подобного полуфабриката в своих описаниях, но в среде специалистов этот термин достаточно часто применяется.
Применение
Группа, к которой относится материал, определяет его области применения. Нихром является прецизионным сплавом с высоким электрическим сопротивлением. Основное применение нихромовой проволоки и нити — изготовление круглых нагревателей электропечей. Нить из нихрома используется в печах небольшой мощности, проволока — в более мощных печах. Для этих целей подходит продукция без изоляции. Однако, существуют варианты, в которых требуется электрический нагреватель, дающий относительно невысокую температуру. В качестве примера можно привести подогрев автомобильных сидений.
Здесь уже применяется нихром в изоляции. Это позволяет внедрить нагреватель в обивку сиденья, при этом обеспечив безопасность его использования.Также проволока из нихрома применяется для производства резистивных элементов в различных электротехнических приборах.
В ГОСТ 12766.1-90 приводится классификация изделий по их назначению:- из сплавов марок Х20Н80-Н,Х15Н60-Н:
- для нагревательных элементов;
- для трубчатых электрических нагревателей — ТЭН;
- из сплавов марки Х15Н60:
- для элементов сопротивления.
Это одна из самых важных характеристик сплава. Оно определяется многими факторами, в частности электрическое сопротивление нихрома зависит от размеров продукции и марки.
Общая формула имеет вид:
R = ρ · l / S,
где R — активное электросопротивление (Ом), ρ — удельное электросопротивление (Ом·мм), l — длина проводника (мм), S — площадь сечения (мм2).
Ниже приведены некоторые значения эл. сопротивления изделий круглого сечения. Видно, что этот показатель уменьшается по мере увеличения диаметра. Полная таблица, содержащая данные для других марок и большего количества диаметров — Номинальные значения электрического сопротивления 1 м проволоки
| D, мм | R (теория), Ом |
|---|---|
| Ø 0,1 | 137,00 |
| Ø 0,2 | 34,60 |
| Ø 0,3 | 15,71 |
| Ø 0,4 | 8,75 |
| Ø 0,5 | 5,60 |
| Ø 0,6 | 3,93 |
| Ø 0,7 | 2,89 |
| Ø 0,8 | 2,20 |
| Ø 0,9 | 1,70 |
| Ø 1,0 | 1,40 |
| Ø 2,0 | 0,35 |
| Ø 3,0 | 0,16 |
| Ø 4,0 | 0,087 |
| Ø 5,0 | 0,056 |
| Ø 6,0 | 0,039 |
| Ø 7,0 | 0,029 |
| Ø 8,0 | 0,022 |
| Ø 9,0 | 0,017 |
| Ø 10,0 | 0,014 |
Нихромовая нить нашла применение в медицине в качестве шовного материала.
Также данную продукцию используют для изготовления струн, применяемых для фигурной резки пенопласта и других подобных материалов.Цены
Ассортимент и цены на нихромовую проволоку доступны на странице Стоимость. Заказ продукции можно сделать на той же странице, заполнив специальную форму.
Каталог:
| Номинальное значение сопротивления нихромовой проволоки
Удельное значение электрического сопротивления
Обрашаем Ваше внимание на то, что в формуле расчета электронагревательных элементов используем номинальное значение электрического сопротивления нихромовой проволоки из верхней таблицы. | |||||
3-90
4-90
По удельному значению электрического сопротивления так-же можно производить расчеты, но методика расчета другая. С нашей точки зрения мы предложили самый быстрый и точный метод расчета используя номинальное значение электрического сопротивления нихромовой проволоки.Расчет нихрома и фехрали для нагревателей: ТЕРМОЭЛЕМЕНТ
Нихром и фехраль – два самых распространенных типа материалов, из которых изготавливаются нагревательные элементы. В данной статье мы собрали полезные расчеты, которые могут понадобиться при проектировании нагревательного элемента, а также добавили два удобных калькулятора для расчета длины спирали и пересчета веса материалов в длину и наоборот.
Расчет длины проволоки для спирали
Расчет веса и длины
Расчет нихромовой спирали
Методика расчета по сопротивлению
Для начала давайте подробнее рассмотрим расчет длины проволоки из нихрома на основе мощности и электрического сопротивления.
Во-первых нужно определиться с тем, какая мощность нагревательной спирали будет нужна. Допустим, нам необходимо изготовить небольшой нагреватель для прибора с мощностью 10Вт с напряжением 12 Вольт. Допустим, у нас имеется в наличии нихромовая проволока с диаметром сечения 0,1 мм.
Самый элементарный расчет без учитывания нагрева производится по формуле, знакомой нам из школьного курса физики:
Р=U∙І → І = Р/ U = 10 / 12 = 0,83 А
По закону Ома:
R= U/ І = 12 / 0,83 = 14,5 Ом.
Знаючи площадь сечения проволоки (S) и удельное сопротивление нихрома (ρ) можно вычислить длину проволоки, которая нам понадобится для изготовления спирали:
І = S∙ R/ ρ
Для того, чтобы узнать удельное сопротивление нихромовой проволоки определенного диаметра можно воспользоваться формулами или готовой таблицей значений. Для нихрома с диаметром 0,1 мм сопротивление будет 14,4 Ом и площадь сечения 0,008 мм2, тогда подставив значения в формулу мы получим длину проволоки равную 10 см.
Для расчета того, сколько витков спирали нужно сделать из проволоки полученной длины, нужно воспользоваться такими формулами:
Вычислим длину одного витка, равную:
Длина витка =π∙( диаметр намотки + 0,5 ∙ диаметр сечения проволоки)
Количество витков = длина проволоки / длина витка
Таким образом, если диаметр навивки нашей проволоки будет 2 мм, то
Количество витков = 100/( 3,14*(2+0,05))=15,5 витков
Теоретические расчеты – это, конечно, хорошо. Но выдержит ли на практике нихром с таким диаметром сечения подобный ток? Таблицы, предоставленные ниже, показывают максимальный ток, который допустим для определенных диаметров нити нихрома при заданной температуре. Говоря проще, нужно определить температуру, до которой должен нагреваться спиральный греющий элемент, и выбрать из таблицы его сечения для расчетного тока.
Если же нагреватель будет использоваться в жидкостной среде, силу тока можно взять больше в 1,2-1,5 раз, а если он будет нагревать замкнутое пространство, то стоит его ток уменьшить.
Методика расчета по температуре
Выше описанный простой расчет недостаточно точен из-за того, что мы берем величину сопротивления спирали в холодном состоянии. Но с изменением температуры изменяется и сопротивление материала. При этом также следует учесть, каковы условия достижения данной температуры. Для небольшой температуры, к примеру в обогревателях, первый способ расчета может применяться свободно, но для высоких температур в печах сопротивления данный способ будет слишком приблизительным.
Давайте рассчитаем спираль для муфельной печи при помощи второго метода. Для начала нужно вычислить объем камеры и на его основе мощность нагрева. Для муфельных печей существует такое правило подбора:
-
Для печей с объемом до 50 л мощность берется из расчета 100 Вт на литр
-
Для печей с объемом от 100 до 500 л мощность берется из расчета 50-70 Вт на литр
Возьмем для примера небольшую печь с объемом 50 литров, тогда мощность печи должна быть 50*100= 5000 Вт
Посчитаем силу тока (І) и сопротивление (R) для напряжения питания 220В
І = 5000/220 = 22,7 А
R = 220/22,7 = 9,7 Ом
Если подключать спирали при 380 В методом подключения «звезда», нужно мощность поделить на 3 фазы, таким образом у нас будет
Мощность на фазу = 5кВт / 3 = 1,66 кВт
При данном типе подключения к трехфазной сети на каждую фазу будет подаваться 220 В, соответственно ток и сопротивление будут равны:
І = 1660/220 = 7,54 А
R = 220/7,54 = 29,1 Ом
Если же соединение спиралей при напряжении 380 производится методом «треугольник», формулы расчета будут с учетом линейного напряжения в 380 В.
І = 1660/380 = 4,36 А
R = 380/4,36 = 87,1 Ом
Диаметр можно вычислить с учетом удельной поверхностной мощности нагревателя. Произведем расчет длины греющей нити, взяв удельные сопротивления из таблиц.
Поверхностная мощность = βэф*α(коэффициент эффективности)
Таким образом, чтобы нагреть муфельную печь до температуры 1000 градусов, нам нужна спираль с нагревом до 1100 С. По таблицам выберем соответствующие значения и получим:
Поверхностная мощность (Вдоп)=4,3∙0,2=0,86Вт/см2=8600 Вт/м2
Диаметр определяется по формуле d=3√((4*Rt*P2)/(π2*U2*Вдоп))
Удельное сопротивление материала при нужной температуре (Rt) берется из таблицы
Если у нас нихром марки Х80Н20, Rt будет равным 1,025.
Тогда Рт=1,13*106*1,025=1,15*106
Ом на мм
Для подключения типа звезда: диаметр равен 1,23 мм, длина = 42 м
Проверим значения по формуле L=R/(p*k)
Получим 29,1/(0,82*1,033)= 34 м
Таким образом видим, что в формуле без учета температуры есть существенное отличие в полученных значениях. Правильно выбрать длину одной спирали для подключения звездой равную 42 м, тогда для 3 спиралей вам понадобится 126 метров проволоки нихрома с диаметром 1,3.
Вывод
На основе формул и калькулятора можно произвести быстрый расчет длины нихромовой или фехралевой проволоки и вычислить ее диаметр исходя из необходимой мощности и температуры нагревательного элемента, однако даже второй более сложный метод расчета не учитывает ряда факторов. На практике после произведенных теоретических расчетов необходимо произвести манипуляции с результатами исходя из особенностей использования нагревателя.
Для точных расчетов длины фехралевых и нихромовых спиралей, а также для получения консультации по нагревательным элементам обращайтесь к нашим специалистам по телефонам или через электронную почту. У нас, кроме готовых промышленных нагревателей, вы также можете приобрести комплектующие для их создания, включая проволоку и ленту фехраль, термостойкие провода, керамические изоляторы, миканит, термостойкие разъемы и прочее.
+7(495)790-70-28-многоканальный +7(495)971-86-88 [email protected] [email protected]
30. 06. 2020 11. 06. 2020 13. 03. 2020 13. 03. 2020 13. 03. 2020 13. 03. 2020 21. 02. 2020 15. 01. 2020 10. 01. 2020 24. 12. 2019 | Сплавы нихром Х20Н80 и Х15Н60 относятся к сплавам с высоким электрическим сопротивлением. Нихром является жаростойким сплавом, имеет малый температурный коэффициент электросопротивления, высокое электрическое сопротивление и высокое сопротивление коррозии под воздействием воздуха или иных газообразных сред при высокой температуре. Также он обладает удовлетворительной технологичностью (пластичностью в холодном состоянии, свариваемостью) — из нихрома можно получать проволоку, ленту, полосу, прутки и другие полуфабрикаты; достаточной жаропрочностью — способностью выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций, не разрушаясь при высоких температурах. На поверхности данных сплавов образуется оксиды, устойчивые при высоких температурах. Сплав фехраль Х23Ю5Т также относится к сплавам с высоким электрическим сопротивлением и для него также характерны вышеперечисленные свойства и применение. Но фехраль — железохромоалюминиевый сплав, нихром — хромоникелевый. Х20Н80 и Х15Н60 сочетают высокую жаростойкость с хорошей технологичностью (могут быть изготовлены лента, полоса и тонкая нихромовая проволока). Эти сплавы более жаропрочны, чем ферхраль, но в отличие от последней содержат дефицитный и дорогостоящий никель. Фехраль дешевле нихрома и отличаются повышенной жаростойкостью, однако она более твердая и хрупкая, чем нихром, а следовательно, и менее технологична (не могут быть изготовлены лента и тонкая фехралевая проволока). Среди различной продукции наибольшее распространение получили нихромовая проволока, лента, нихромовая полоса Х20Н80 и Х15Н60 и фехраль проволока Х23Ю5Т. Проволока — полуфабрикат с поперечным сечением постоянных размеров, свернутый в бухту или намотанный на катушку, изготовляемый прокаткой, прессованием или волочением (по ГОСТ 25501-82). Лента — полуфабрикат прямоугольного сечения толщиной свыше 0,1 мм в рулонах, изготовляемый прокаткой или электролитическим способом (по ГОСТ 25501-82). Полоса — плоский полуфабрикат прямоугольного сечения с отношением длины к ширине не менее 5, толщиной свыше 0,1 мм, изготовляемый прокаткой или разрезкой листов и лент (по ГОСТ 25501-82). Фехралевую и нихромовую проволоку подразделяют по назначению (по ГОСТ 12766.
из сплавов марок Х20Н80-Н, Х15Н60-Н:
из сплавов марки Х15Н60:
Удельное электрическое сопротивление нихрома (номинальное значение) — (по ГОСТ 12766.1-90)
Максимальные рекомендуемые рабочие температуры нагревательных элементов, работающих на воздухе(по ГОСТ 12766.1-90)
Электрическое сопротивление нихромовой проволоки и ленты Х20Н80
R = ρ · l / S
| ||||
Х20Н80 и Х15Н60 получили широкое распространение и применяются для изготовления электронагревательных элементов, длительно работающих на воздухе при температурах 1000-1300 °С, проволочных и ленточных резисторов, элементов реостатов.
Оксидная пленка имеет большую плотность. Эти два фактора обеспечивают высокую жаростойкость нихрома Х20Н80 и Х15Н60.
1-90) из сплавов марок Х23Ю5Т:ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ НИХРОМОВОЙ ПРОВОЛОКИ
⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 23Следующая ⇒
Цель работы: Определение удельного сопротивления нихромовой проволоки при комнатной температуре.
Приборы и принадлежности: Установка ФПМ 01.
Методика эксперимента
Известно, что сила тока на участке электрической цепи равна I, сопротивление этого участка R и падение напряжения U, на этом участке, связаны законом Ома:
. (2.26)
Сопротивление проводника зависит: от материала, из которого изготовлен проводник (от удельного сопротивления ρ), его длины l и площади поперечного сечения S. Эта зависимость представлена соотношением:
R = ρ . (2.27)
Физическая природа электрического сопротивления проводников, в частности металлов, наглядно объясняется на основе классической теории электропроводности металлов, базирующейся на понятии электронного газа. Сопротивление металлов обусловлено столкновениями электронов с узлами и дефектами кристаллической решетки проводника.
Зависимость сопротивления проводников от температуры не может быть объяснена в рамках только классической теории электропроводности металлов. Такое объяснение может быть дано лишь на основе квантовой теории электропроводности металлов, с учетом волновых свойств электронов.
В настоящей работе для определения сопротивления проводников используется установка ФМП 01. На схемах 1 и 2 представлены различные способы подключения вольтметра:
Определение удельного сопротивления проволоки сводится к измерению сопротивления заданного участка проволоки Rпр. с помощью амперметра и вольтметра, измерению его длины l и вычислению площади ее поперечного сечения S.
Согласно закону Ома для участка цепи:
. (2.28)
Полученное значение сопротивления R представляет собой сумму последовательно соединенных, неизвестного сопротивления Rх и сопротивления миллиамперметра RmA:
R = RX + RmA. (2.29)
При параллельном соединении неизвестного сопротивления и сопротивления вольтметра RV, неизвестное сопротивление RX определяется соотношением:
. (2.30)
Таким образом, определив по соотношению (2.28) общее сопротивление электрической цепи R, и зная сопротивления миллиамперметра RmA и вольтметра RV, можно, используя соотношения (2.29) и (2.30), рассчитать неизвестное сопротивление RX для различных схем включения.
Определив неизвестное сопротивление RX, и воспользовавшись соотношением (2.27) можно определить удельное сопротивление проводника:
. (2.31)
Длина проволоки l определяется по линейке прибора, площадь поперечного сечения проволоки диаметром d равна . Расчетная формула для удельного сопротивления примет вид:
. (2.32)
Порядок выполнения работы
1. Установить подвижный контакт, с помощью которого изменяется длина нихромовой проволоки, в среднее положение.
2. В таблицу измерений и вычислений занести длину и диаметр проволоки, параметры измерительных приборов, сопротивление амперметра и вольтметра.
3. Включить кнопку “сеть” на лицевой панели прибора. При этом должна загореться индикаторная лампочка.
4. Кнопки на передней панели прибора поставить в положение В-А и схема.1.
5. Ручкой “регулировка тока” установить значение 50 мА.
6. Измерить напряжение, занести показания амперметра и вольтметра в таблицу.
7. Ручкой “регулировка тока” установить значение сначала 100 мА, затем 150 мА.
8. Для каждого случая измерить напряжение, занести показания миллиамперметра и вольтметра в таблицу 2.7.
9. Кнопку на передней панели прибора поставить в положение схема 2.
10. Выполнить пункты 5-8 для схемы 2. Записать в таблицу 2.8.
11. Используя формулы (2.28) – (2.31) вычислить значения удельного сопротивления.
12. Рассчитать среднее значение удельного сопротивления.
13. Рассчитать абсолютную и относительную погрешность измерений.
14. Сравнить полученный результат с табличным, сделать вывод по результатам исследования.
Т а б л и ц а 2.7
Измерения и вычисления для схемы 1
| № пп | IА, А | Uv. В | RА, Ом | Rv, Ом | d, м | l, м | Rx, Ом | r, мкОм м |
Т а б л и ц а 2.8
Измерения и вычисления для схемы 2
| № пп | IА, А | Uv. В | RА, Ом | Rv, Ом | d, м | l, м | Rx, Ом | r, мкОм м |
Рекомендуемые страницы:
Открытых витых металлических проволочных элементов с нихромом и других резистивных нагревательных проводов
Открытых спиральных металлических проволочных элементов с нихромом и других резистивных нагревательных проводовИзготовленный на заказ Металл элемента открытой катушки провод Обогреватели
Нихромовая проволока 10 футов разомкнутые катушки — 10 футов
длины (Нерастянутые), 17-22 калибр.
Проволока нихром-60 размотанная, реализуемая
лапка
Керамические изоляторы для катушек
Изготавливаем открытые на заказ спиральные элементы с нихромом, канталом и другие типы проволоки сопротивления.Посмотреть список отопления ниже, чтобы определить, какой калибр вы хотите намотать. Открытые змеевики широко используются в конвекционном обогреве. применения, в качестве замены змеевиков в канальных и воздухонагревателях, а также в некоторых инфракрасных приложениях, таких как термоформование.
Проволока нихром-60 намотана на вашу
технические характеристики.
Другие калибры, нихромовые сплавы и типы проволоки сопротивления, такие как
Кантал также доступны.
Номер детали: Укажите диаметр катушки, калибр и сопротивление (Ом.)
См. Таблицу ниже.
| Проволока нихром-60 (NiCr60
Тип 675 Никель-Хромовый сплав) Никель: 57-58%, хром: 16%, кремний: 1,5%, железо: остаток | ||||
| Номер детали | AWG. (Калибр) | Диаметр | Ом / фут при 68F | футов / фунт. |
| 24GA-NI60 | 24 | .0200 « | 1.671 | 882 |
| 22GA-NI60 | 22 | 0,0253 « | 1.055 | 557 |
| 21GA-NI60 | 21 | 0,0285 « | . 8310 | 438 |
| 20GA-NI60 | 20 | .0320 « | .6592 | 348 |
| 19GA-NI60 | 19 | .0359 « | . 5208 | 275 |
| 18GA-NI60 | 18 | .0403 « | . 4219 | 223 |
| 17GA-NI60 | 17 | .0453 « | .3333 | 176 |
| 16GA-NI60 | 16 | .0508 « | . 2595 | 137 |
[На главную] [Вверх] [Элементы из нихромовой проволоки с открытой катушкой 10 футов]
Мы распределитель инфракрасных обогревателей. Всегда консультируйтесь с инструкциями производителя по установке для правильного установка продуктов или систем, представленных на этом сайте. © Авторские права 1999-2019 Mor Electric Heating Assoc., Inc. MOR
ELECTRIC HEATING ASSOC., INC. |
Решения NCERT для класса 12 по естествознанию, физика, глава 3
Страница № 127:
Вопрос 3.1:
Аккумуляторная батарея у автомобиля ЭДС 12 В. Если внутреннее сопротивление аккумулятора составляет 0,4 Ом, что является максимальным ток, который можно взять из аккума?
Ответ:
ЭДС батареи, E = 12 В
Внутреннее сопротивление аккумулятор, r = 0,4 Ом
Максимальный потребляемый ток от АКБ = Я
По данным Ома закон,
Максимальный ток от данной батареи — 30 А.
Страница № 127:
Вопрос 3.2:
Батарейка ЭДС 10 В и внутреннее сопротивление 3 Ом равно подключен к резистору. Если ток в цепи 0,5 А, то какой такое сопротивление резистора? Какое напряжение на клеммах аккумулятор при замкнутой цепи?
Ответ:
ЭДС батареи, E = 10 В
Внутреннее сопротивление аккумулятор, r = 3 Ом
Ток в цепи, Я = 0.5 А
Сопротивление резистор = R
Соотношение для ток по закону Ома
Напряжение на клеммах резистор = В
По данным Ома закон,
В = ИК
= 0,5 × 17
= 8,5 В
Следовательно, сопротивление резистора 17 Ом и напряжение на зажимах
8,5 В.
Страница № 127:
Вопрос 3.3:
(а) Три резистора 1 Ом, 2 Ом и 3 Ом являются объединены последовательно. Какое полное сопротивление комбинации?
(б) Если комбинация подключена к аккумулятору ЭДС 12 В и незначительное внутреннее сопротивление, получите падение потенциала на каждый резистор.
Ответ:
(а) Три резистора сопротивлением 1 Ом, 2 Ом и 3 Ом являются объединены последовательно.Общее сопротивление комбинации выражается как алгебраическая сумма индивидуальных сопротивлений.
Общее сопротивление = 1 + 2 + 3 = 6 Ом
(b) Ток, протекающий по цепи = I
ЭДС батареи, E = 12 В
Всего сопротивление цепи, R = 6 Ом
The соотношение для тока с использованием закона Ома составляет,
Потенциал падение на резисторе 1 Ом = В 1
От По закону Ома значение В 1 можно получить как
В 1 = 2 × 1 = 2 В … (I)
Потенциал падение через резистор 2 Ом = В 2
Опять же, по закону Ома значение В 2 может быть получено как
В 2 = 2 × 2 = 4 В … (Ii)
Потенциал падение на резисторе 3 Ом = В 3
Опять же, по закону Ома значение В 3 может быть получено как
В 3 = 2 × 3 = 6 В … (Iii)
Следовательно, падение потенциала на 1 Ом, 2 Ом и 3 Ом резисторы на 2 В, 4 В и 6 В соответственно.
Страница № 127:
Вопрос 3.4:
(а) Три резистора 2 Ом, 4 Ом и 5 Ом являются совмещены параллельно. Какое полное сопротивление комбинация?
(б) Если комбинация подключена к аккумулятору ЭДС 20 В и незначительное внутреннее сопротивление, определить ток через каждый резистор и общий ток, потребляемый от батареи.
Ответ:
(а) Есть три резистора сопротивлений,
R 1 = 2 Ом, R 2 = 4 Ом, и R 3 = 5 Ом
Они соединены параллельно. Следовательно, общее сопротивление ( R ) комбинация дается по,
Следовательно, общее сопротивление комбинации составляет.
(б) ЭДС батареи, В = 20 В
Текущий ( I 1 ) протекает через резистор R 1 дается,
Текущий ( I 2 ) протекает через резистор R 2 дается,
Текущий ( I 3 ) протекает через резистор R 3 дается,
Всего ток, I = I 1 + I 2 + I 3 = 10 + 5 + 4 = 19 А
Следовательно, ток через каждый резистор составляет 10, 5 и 4 А соответственно. а общий ток 19 А.
Страница № 127:
Вопрос 3.5:
При комнатной температуре (27,0 ° C) сопротивление нагревательного элемента составляет 100 Ом. Какова температура элемента, если сопротивление равно 117 Ом, если температурный коэффициент материала резистора равен
Ответ:
Комнатная температура, T = 27 ° C
Сопротивление нагревательного элемента при T , R = 100 Ом
Пусть T 1 — повышенная температура нити накала.
Сопротивление нагревательного элемента при T 1 , R 1 = 117 Ом
Температурный коэффициент материала нити накала,
Следовательно, при 1027 ° C сопротивление элемента составляет 117 Ом.
Страница № 127:
Вопрос 3.6:
Незначительно маленький ток пропускается по проводу длиной 15 м и равномерно поперечное сечение 6.0 × 10 −7 м 2 , и его сопротивление составляет 5,0 Ом. Какое удельное сопротивление материала при температуре эксперимент?
Ответ:
Длина троса, л = 15 м
Площадь поперечного сечения провода, a = 6,0 × 10 −7 м 2
Сопротивление материал проволоки, R = 5.0 Ом
Удельное сопротивление материал проволоки = ρ
Сопротивление связано с удельным сопротивлением
Следовательно, удельное сопротивление материала 2 × 10 −7 Ом м.
Страница № 127:
Вопрос 3.7:
Серебряная проволока имеет сопротивление 2,1 Ом при 27,5 ° C и сопротивление 2,7 Ом при 100 ° С.Определите температурный коэффициент удельного сопротивления Серебряный.
Ответ:
Температура, T 1 = 27,5 ° С
Сопротивление серебряный провод при T 1 , R 1 = 2,1 Ом
Температура, T 2 = 100 ° С
Сопротивление серебряная проволока на T 2 , R 2 = 2.7 Ом
Температурный коэффициент серебра = α
Это связано с температура и сопротивление как
Следовательно, Температурный коэффициент серебра 0,0039 ° C −1 .
Страница № 127:
Вопрос 3.8:
Нагрев элемент из нихрома, подключенный к сети 230 В, потребляет начальную ток 3.2 А, который через несколько секунд стабилизируется. значение 2,8 А. Какая постоянная температура нагревательного элемента если температура в помещении 27,0 ° C? Температурный коэффициент сопротивление нихрома, усредненное по заданному диапазону температур составляет 1,70 × 10 −4 ° C −1 .
Ответ:
Напряжение питания, В = 230 В
Начальный потребляемый ток, Я 1 = 3.2 А
Начальное сопротивление = R 1 , который задается соотношением
Значение установившегося состояния ток, I 2 = 2,8 A
Сопротивление на установившееся состояние = R 2 , что дается как
Температура коэффициент нихрома, α = 1,70 × 10 −4 ° C −1
Начальная температура нихром, Т 1 = 27.0 ° С
Температура состояния исследования достигается нихромом = T 2
T 2 канистра получается соотношением для α ,
Следовательно, устойчивый температура нагревательного элемента 867,5 ° C
Страница № 128:
Вопрос 3.9:
Определить силу тока в каждой ветви сети, показанной на рис.30:
Ответ:
Ток протекает через различные ветви схемы представлены на данном рисунке.
I 1 = Ток, протекающий по внешней цепи
I 2 = Ток, протекающий через ответвление AB
I 3 = Ток, протекающий по ветви AD
I 2 — I 4 = Ток, протекающий через ответвление BC
I 3 + I 4 = Ток, протекающий через ответвление CD
I 4 = Ток протекает по ответвлению БД
Для замкнутой цепи ABDA, потенциал равен нулю i.е.,
10 I 2 + 5 I 4 -5 I 3 = 0
2 I 2 + I 4 — I 3 = 0
I 3 = 2 I 2 + I 4 … (1)
Для замкнутой цепи BCDB, потенциал равен нулю, т.е.
5 ( I 2 — I 4 ) — 10 ( I 3 + Я 4 ) — 5 Я 4 = 0
5 I 2 + 5 I 4 — 10 I 3 — 10 I 4 — 5 I 4 = 0
5 I 2 — 10 I 3 -20 I 4 = 0
I 2 = 2 I 3 + 4 I 4 … (2)
Для замкнутой цепи ABCFEA, потенциал равен нулю i.е.,
−10 + 10 ( I 1 ) + 10 ( I 2 ) + 5 ( I 2 — I 4 ) = 0
10 = 15 I 2 + 10 I 1 -5 I 4
3 I 2 + 2 I 1 — I 4 = 2… (3)
Из уравнений (1) и (2) получаем
I 3 = 2 (2 I 3 + 4 I 4 ) + I 4
I 3 = 4 I 3 + 8 I 4 + I 4
— 3 I 3 = 9 I 4
— 3 I 4 = + I 3 … (4)
Подставляя уравнение (4) в уравнение (1), получаем
I 3 = 2 I 2 + I 4
— 4 I 4 = 2 I 2
I 2 = — 2 I 4 … (5)
Это видно из учитывая цифру, что,
I 1 = I 3 + I 2 … (6)
Подставляя уравнение (6) в уравнение (1), получаем
3 I 2 +2 ( I 3 + I 2 ) — I 4 = 2
5 I 2 + 2 I 3 — I 4 = 2… (7)
Построение уравнений (4) и (5) в уравнении (7), получаем
5 (-2 I 4 ) + 2 (- 3 I 4 ) — I 4 = 2
-10 I 4 — 6 I 4 — I 4 = 2
17 I 4 = — 2
Уравнение (4) сводится к
I 3 = — 3 ( I 4 )
Следовательно, ток в ветка
В филиале BC =
В ветке CD =
В филиале AD
В ветке BD =
Общий ток =
Страница № 128:
Вопрос 3.10:
(a) В метровом мосту [Рис. 3.27], точка баланса находится на расстоянии 39,5 см от конца A , когда резистор Y стоит 12,5 Ом. Обозначить сопротивление Х . Почему соединения между резисторами в Уитстоне или измерителе мост из толстых медных полос?
(б) Определить точка равновесия моста выше, если X и Y являются поменялись местами.
(c) Что произойдет, если гальванометр и ячейка поменяли местами в точке балансировки моста? Будет ли гальванометр показывает ток какой?
Ответ:
Метровый мост с резисторы X и Y представлены на данном рисунке.
(а) Остаток точка от конца A, л 1 = 39.5 см
Сопротивление резистора Y = 12,5 Ом
Состояние для баланса —
Следовательно, сопротивление резистора X составляет 8,2 Ом.
The соединение между резисторами в мосту Уитстона или измерителя осуществляется толстых медных полос для минимизации сопротивления, которое не берется в формулу моста.
(b) Если X и Y меняются местами, затем l 1 и 100- l 1 поменяться местами.
The точка баланса моста будет 100− л 1 от А.
100− л 1 = 100 — 39,5 = 60,5 см
Следовательно, точка баланса — 60,5 см от A.
(c) Когда гальванометр и ячейка меняются местами точка баланса моста, гальванометр не покажет прогиб. Следовательно, через гальванометр не будет протекать ток.
Страница № 128:
Вопрос 3.11:
Аккумуляторная батарея с ЭДС 8,0 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом заряжается от источника постоянного тока 120 В с использованием последовательного резистора 15,5 Ом. Какое напряжение на клеммах аккумулятора во время зарядки? Для чего нужен последовательный резистор в цепи зарядки?
Ответ:
ЭДС аккумуляторной батареи, E = 8,0 В
Внутреннее сопротивление аккумулятора, r = 0.5 Ом
Напряжение питания постоянного тока, В = 120 В
Сопротивление резистора, R = 15,5 Ом
Действующее напряжение в цепи = В 1
R подключается к аккумуляторной батарее последовательно. Следовательно, это можно записать как
В 1 = В — E
В 1 = 120 — 8 = 112 В
Ток, протекающий в цепи = I , что определяется соотношением
Напряжение на резисторе R , заданное продуктом, IR = 7 × 15.5 = 108,5 В
Напряжение питания постоянного тока = напряжение на клеммах аккумулятора + падение напряжения на R
Напряжение на клеммах АКБ = 120 — 108,5 = 11,5 В
Последовательный резистор в цепи зарядки ограничивает ток, потребляемый от внешнего источника. В его отсутствие сила тока будет чрезвычайно высокой. Это очень опасно.
Страница № 128:
Вопрос 3.12:
В потенциометре Расположение, ячейка ЭДС 1.25 В дает точку баланса на 35,0 см длина провода. Если ячейка заменена другой ячейкой и точка баланса смещается на 63,0 см, какая эдс второй ячейки?
Ответ:
ЭДС ячейки, E 1 = 1,25 В
Точка равновесия потенциометр, л 1 = 35 см
Ячейка заменена на другая ячейка ЭДС E 2 .
Новая точка баланса потенциометр, л 2 = 63 см
Следовательно, ЭДС вторая ячейка — 2,25 В.
Страница № 128:
Вопрос 3.13:
Числовая плотность количество свободных электронов в медном проводнике, оцененное в примере 3.1, равно 8,5. × 10 28 м −3 . Как долго электрон дрейфует с одного конца провода 3.0 м в длину до другого конец? Площадь поперечного сечения провода 2,0 × 10 −6 м 2 и это проводит ток 3,0 А.
Ответ:
Плотность свободных электроны в медном проводнике, n = 8,5 × 10 28 м −3 Длина медного провода, л = 3,0 м
Площадь поперечного сечения провода, А = 2.0 × 10 −6 м 2
Ток, переносимый провод, I = 3,0 А, что определяется соотношением
I = nA e V d
Где,
e = Электрический заряд = 1,6 × 10 −19 С
V d = Скорость дрейфа
Следовательно, время взятый электроном, чтобы дрейфовать от одного конца провода к другому равно 2.7 × 10 4 с.
Страница № 128:
Вопрос 3.14:
Земли поверхность имеет отрицательную плотность поверхностного заряда 10 −9 См −2 . Разность потенциалов 400 кВ между верхняя часть атмосферы и результаты на поверхности (из-за низкого проводимость нижней атмосферы) при токе всего 1800 А по всему миру. Если бы не было механизма поддержания атмосферное электрическое поле, сколько времени (примерно) потребуется нейтрализовать земную поверхность? (Этого никогда не бывает в практика, потому что есть механизм пополнения электрических зарядов, а именно непрерывные грозы и молнии в разных частях земного шара).(Радиус земли = 6,37 × 10 6 м.)
Ответ:
Плотность поверхностного заряда земли, σ = 10 −9 См −2
Сила тока в целом глобус, I = 1800 A
Радиус земли, r = 6,37 × 10 6 м
Площадь поверхности земля,
A = 4π r 2
= 4π × (6.37 × 10 6 ) 2
= 5,09 × 10 14 м 2
Заряд на земле поверхность
q = σ × А
= 10 −9 × 5,09 × 10 14
= 5,09 × 10 5 С
Время занято нейтрализовать земную поверхность = т
Ток,
Следовательно, время для нейтрализации земной поверхности принято 282 ед.77 с.
Страница № 129:
Вопрос 3.15:
(a) Шесть свинцово-кислотных вторичных ячеек каждая с ЭДС 2,0 В и внутренним сопротивлением 0,015 Ом соединены последовательно, чтобы обеспечить питание до сопротивления 8,5 Ом. Какой ток от источника питания и напряжение на его клеммах?
(b) Вторичный элемент после длительного использования имеет ЭДС 1,9 В и большое внутреннее сопротивление 380 Ом.Какой максимальный ток можно получить от ячейки? Может ли клетка приводить в движение пусковой двигатель автомобиля?
Ответ:
(a) Количество вторичных ячеек, n = 6
ЭДС каждой вторичной ячейки, E = 2,0 В
Внутреннее сопротивление каждой ячейки, r = 0,015 Ом
Резистор серииподключен к комбинации ячеек.
Сопротивление резистора, R = 8.5 Ом
Ток, потребляемый от источника питания = I , что определяется соотношением
Напряжение на клеммах, В = IR = 1,39 × 8,5 = 11,87 A
Следовательно, ток, потребляемый от источника питания, составляет 1,39 А, а напряжение на клеммах составляет
.11,87 А.
(б) После длительного использования ЭДС вторичного элемента E = 1,9 В
Внутреннее сопротивление ячейки, r = 380 Ом
Следовательно, максимальный ток
Следовательно, максимальный ток, потребляемый из ячейки, равен 0.005 A. Поскольку для запуска двигателя автомобиля требуется большой ток, элемент нельзя использовать для запуска двигателя.
Страница № 129:
Вопрос 3.16:
Два одинаковых провода длина, один из алюминия и другой из меди имеют одинаковую длину сопротивление. Какой из двух проводов светлее? Объясните почему алюминиевые провода предпочтительнее для воздушных силовых кабелей. ( ρ Al = 2.63 × 10 −8 Ом м, ρ Cu = 1,72 × 10 −8 Ом · м, Относительная плотность Al = 2,7, Cu = 8,9.)
Ответ:
Удельное сопротивление алюминий, ρ Al = 2,63 × 10 −8 Ом м
Относительная плотность алюминий, d 1 = 2,7
Let л 1 — длина алюминиевой проволоки и м. 1 — ее масса.
Сопротивление алюминиевая проволока = R 1
Площадь поперечного сечения алюминиевой проволоки = A 1
Удельное сопротивление меди, ρ Cu = 1,72 × 10 −8 Ом м
Относительная плотность медь, d 2 = 8.9
Let л 2 быть длиной медного провода и м 2 быть его массой.
Сопротивление медный провод = R 2
Площадь поперечного сечения медного провода = A 2
Два отношения могут можно записать как
Принято, что,
А,
Масса алюминия проволока,
м 1 = Объем × Плотность
= A 1 л 1 × d 1 = A 1 l 1 d 1 … (3)
Масса меди проволока,
м 2 = Объем × Плотность
= A 2 л 2 × d 2 = A 2 l 2 d 2 … (4)
Уравнение деления (3) по уравнению (4) получаем
Это можно сделать из это отношение м 1 меньше м 2 .Следовательно, алюминий легче меди.
Поскольку алюминий легче, он предпочтительнее для воздушных силовых кабелей, чем из меди.
Страница № 129:
Вопрос 3.17:
Какой вывод можно сделать извлеките из следующих наблюдений резистор из сплава манганин?
Текущий
А
Напряжение
В
Текущий
А
Напряжение
В
0.2
3,94
3,0
59,2
0,4
7,87
4,0
78,8
0.6
11,8
5,0
98,6
0,8
15,7
6,0
118,5
1.0
19,7
7,0
138,2
2,0
39,4
8,0
158,0
Ответ:
Это можно сделать из приведенная таблица, что отношение напряжения к току является постоянным, что равно 19.7. Следовательно, манганин является омическим проводником, т.е. сплав подчиняется закону Ома. По закону Ома отношение напряжения к току — это сопротивление проводника. Следовательно, сопротивление манганина составляет 19,7 Ом.
Страница № 129:
Вопрос 3.18:
Ответьте на следующие вопросы:
(a) Постоянный ток течет в металлическом проводнике неоднородное сечение.Какая из этих величин постоянна по проводнику: ток, плотность тока, электрическое поле, дрейф скорость?
(б) Ом закон универсально применим для всех проводящих элементов?
Если нет, приведите примеры элементов, не подчиняющихся закону Ома.
(c) Источник низкого напряжения, от которого требуется большой ток должно иметь очень низкое внутреннее сопротивление. Почему?
(d) Источник высокого напряжения (HT), скажем, 6 кВ должен иметь очень большое внутреннее сопротивление.Почему?
Ответ:
(a) Когда постоянный ток течет в металлическом проводнике неоднородное сечение, ток, протекающий по проводнику постоянно. Плотность тока, электрическое поле и скорость дрейфа равны обратно пропорционально площади поперечного сечения. Поэтому они непостоянны.
(b) Нет, закон Ома применим не ко всем проводящие элементы.Полупроводник вакуумного диода неомический дирижер. Для этого не действует закон Ома.
(c) Согласно По закону Ома соотношение для потенциала В = IR
Напряжение ( В, ) прямо пропорционально току ( I ).
R — внутреннее сопротивление источника.
Если В низкий, тогда R должен быть очень низким, чтобы высокий ток можно почерпнуть из первоисточника.
(d) Для предотвращения превышения допустимого значения тока предел, источник высокого напряжения должен иметь очень большой внутренний сопротивление. Если внутреннее сопротивление невелико, то ток нарисованный может превышать пределы безопасности в случае короткого замыкания.
Страница № 129:
Вопрос 3.19:
Выберите правильный альтернатива:
(a) Сплавы металлов обычно имеют (большее / меньшее) удельное сопротивление чем у составляющих их металлов.
(b) Сплавы обычно имеют намного (более низкую / более высокую) температуру коэффициенты сопротивления, чем у чистых металлов.
(c) Удельное сопротивление манганина сплава почти независимо от / быстро увеличивается с повышением температуры.
(d) Удельное сопротивление типичного изолятора (например, янтарного) равно больше, чем у металла, примерно в (10 22 /10 3 ).
Ответ:
(a) Сплавы металлов обычно имеют большее удельное сопротивление, чем что составляющих их металлов.
(б) Сплавы обычно имеют более низкие температурные коэффициенты сопротивление, чем чистые металлы.
(c) Удельное сопротивление сплава манганин почти независимо от повышения температуры.
(d) Удельное сопротивление типичного изолятора больше, чем металла порядка 10 22 .
Страница № 129:
Вопрос 3.20:
(a) Дано n По резисторов сопротивлением R , как вы объедините их, чтобы получить (i) максимум (ii) минимум эффективное сопротивление? Какое отношение максимума к минимуму сопротивление?
(b) При сопротивлении 1 Ом, 2 Ом, 3 Ом, как их объединить, чтобы получить эквивалентное сопротивление (i) (11/3) Ом (ii) (11/5) Ом, (iii) 6 Ом, (iv) (6/11) Ом?
(c) Определить эквивалентное сопротивление сетей, показанных на рис.3.31.
Ответ:
(a) Общее количество резисторов = н
Сопротивление каждого резистора = R
(i) Когда резисторы n соединены последовательно, эффективная сопротивление R 1 — максимальное значение, данное продуктом № .
Следовательно, максимальное сопротивление комбинации R 1 = nR
(ii) Когда резисторы n подключены параллельно, эффективное сопротивление ( R 2 ) является минимумом, определяемым Соотношение.
Следовательно, минимальное сопротивление комбинации, R 2 =
(iii) Отношение максимального сопротивления к минимальному составляет
.(б) В сопротивление данных резисторов,
R 1 = 1 Ом, R 2 = 2 Ом, R 3 = 3 Ом2
Эквивалент сопротивление,
Рассмотреть следующая комбинация резисторов.
эквивалент сопротивление цепи равно,
Эквивалент сопротивление,
Рассмотреть следующая комбинация резисторов.
эквивалент сопротивление цепи равно,
(iii) Эквивалент сопротивление, R ’ = 6 Ом
Рассмотреть последовательная комбинация резисторов, как показано в данном цепь.
эквивалент сопротивление цепи равно сумме
R ’ = 1 + 2 + 3 = 6 Ом
(iv) Эквивалент сопротивление,
Рассмотреть последовательная комбинация резисторов, как показано в данном цепь.
эквивалент сопротивление цепи равно,
(c) (a) Из данной схемы видно, что в первая малая петля, два резистора сопротивлением 1 Ом каждый из них соединен последовательно.
Следовательно, их эквивалентное сопротивление = (1 + 1) = 2 Ом
Это также можно заметить, что два резистора сопротивлением 2 Ом каждый из них соединен последовательно.
Следовательно, их эквивалентное сопротивление = (2 + 2) = 4 Ом.
Следовательно, схему можно перерисовать как
Это можно заметить, что 2 Ом и Подключены резисторы 4 Ом. параллельно во все четыре петли. Следовательно, эквивалентное сопротивление ( R ’) каждого цикла составляет,
Схема сокращается до,
Все четыре резистора подключены последовательно.
Следовательно, эквивалентное сопротивление данной цепи равно
(b) Из данной схемы видно, что пять резисторы сопротивлением R каждый включены последовательно.
Следовательно, эквивалентное сопротивление цепи = R + R + R + р + р
= 5 R
2
Страница № 130:
Вопрос 3.21:
Определить силу тока от источника питания 12 В с внутренним сопротивлением 0,5 Ом на бесконечная сеть, показанная на рис. 3.32. Каждый резистор имеет 1 Ом сопротивление.
Ответ:
Сопротивление каждого резистор, включенный в данную схему, R = 1 Ом
Эквивалентное сопротивление данной схемы = R ’
Сеть есть бесконечно.Следовательно, эквивалентное сопротивление определяется соотношением
Отрицательное значение R ’ не может быть принят. Следовательно, эквивалентное сопротивление,
Внутреннее сопротивление цепь, r = 0,5 Ом
Следовательно, общее сопротивление данной цепи = 2,73 + 0,5 = 3,23 Ом
Напряжение питания, В = 12 В
По данным Ома Закон, ток, потребляемый от источника, определяется соотношением, = 3.72 А
Страница № 130:
Вопрос 3.22:
На рис. 3.33 показан потенциометр с ячейкой 2,0 В и внутренним сопротивлением 0,40 Ω поддерживая падение потенциала на проводе резистора AB. Стандартная ячейка, которая поддерживает постоянную ЭДС 1,02 В (для очень умеренных токов до несколько мА) дает точку баланса на длине провода 67,3 см. Чтобы обеспечить очень низкие токи, потребляемые от стандартной ячейки, очень высокие сопротивление 600 кОм составляет поставить последовательно с ним, который закорочен близко к точке баланса.Затем стандартная ячейка заменяется ячейкой с неизвестной ЭДС ε и точка равновесия, найденная аналогичным образом, оказывается на длине 82,3 см. провода.
(a) Что такое значение ε ?
(б) Что назначение имеет высокое сопротивление 600 кОм?
(c) Является ли точка баланса, на которую влияет такое высокое сопротивление?
(d) Является ли На точку баланса влияет внутреннее сопротивление ячейки драйвера?
(e) Будет ли метод работать в вышеуказанной ситуации, если Ячейка драйвера потенциометра имела ЭДС 1.0 В вместо 2,0 V?
(f) Будет ли схема работать хорошо для определения чрезвычайно небольшая ЭДС, скажем, порядка нескольких мВ (например, типичная ЭДС термопара)? Если нет, то как вы измените схему?
Ответ:
(а) Постоянная ЭДС данной стандартной ячейки, E 1 = 1,02 В
Баланс точка на проводе, л 1 = 67.3 см
А ячейка неизвестной ЭДС, ε , заменила стандартную ячейку. Таким образом, новая точка баланса на проволока, л = 82,3 см
The отношение между ЭДС и точкой баланса составляет,
The
значение неизвестной ЭДС 1,247 В.
(б) Цель использования высокого сопротивления 600 кОм заключается в уменьшении тока через гальванометр, когда подвижный контакт находится далеко от точки баланса.
(в) Остаток точка не зависит от наличия высокого сопротивления.
(d) Дело в не зависит от внутреннего сопротивления ячейки драйвера.
(e) Метод не будет работать, если ячейка драйвера потенциометр имел ЭДС 1,0 В вместо 2,0 В. Это потому, что если ЭДС ячейки драйвера потенциометра меньше ЭДС другой ячейки, то точки баланса на провод.
(f) Схема не подходит для определения крайне малая ЭДС.Так как схема будет нестабильной, баланс точка будет близко к концу A. Следовательно, будет большая процент ошибки.
The данная схема может быть изменена, если подключено последовательное сопротивление проводом АВ. Потенциальное падение на AB немного больше чем измеренная ЭДС. Ошибка в процентах будет небольшой.
Страница № 131:
Вопрос 3.23:
Рисунок 3.34 показывает Схема потенциометра для сравнения двух сопротивлений. Баланс точка со стандартным резистором R = 10,0 Ом является оказалось равным 58,3 см, а сопротивление с неизвестным сопротивлением X составляет 68,5 см. Определите значение X . Что бы вы сделали, если не смогли найти точку равновесия с заданная ячейка ЭДС ε ?
Ответ:
Сопротивление стандартный резистор, R = 10.0 Ом
Баланс для этого сопротивление, л 1 = 58,3 см
Ток в провод потенциометра = i
Следовательно, падение потенциала по R , E 1 = iR
Сопротивление неизвестный резистор = X
Баланс для этого резистор, л 2 = 68,5 см
Следовательно, падение потенциала по X , E 2 = iX
Отношение, связывающее ЭДС и точка баланса,
Следовательно, значение неизвестное сопротивление, X , равно 11.75 Ом.
Если мы не найдем точка баланса с заданной ячейкой ЭДС, ε , тогда падение потенциала на R и X должно быть уменьшено поставив сопротивление последовательно с ним. Только если потенциал упадет на R или X меньше, чем падение потенциала на провод потенциометра AB, получается точка баланса.
Страница № 131:
Вопрос 3.24:
На рис. 3.35 показано 2.0 Потенциометр V, используемый для определения внутреннего сопротивления аккумулятор на 1,5 В. Точка баланса ячейки в разомкнутой цепи 76,3 см. Когда резистор 9,5 Ом включен используется во внешней цепи ячейки, точка баланса смещается в Длина провода потенциометра 64,8 см. Определите внутренний сопротивление клетки.
Ответ:
Внутреннее сопротивление ячейка = r
Точка равновесия ячейка в разомкнутом контуре, л 1 = 76.3 см
Внешнее сопротивление ( R ) подключен к цепи с R = 9,5 Ом
Новая точка баланса контур, л 2 = 64,8 см
Ток протекает через контур = I
Отношение, связывающее сопротивление и ЭДС,
Следовательно, внутренний сопротивление ячейки 1,68 Ом.
Просмотреть решения NCERT для всех глав класса 12
9.4: Удельное сопротивление и сопротивление — Physics LibreTexts
Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов В , которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на свободные заряды, вызывая ток.Величина тока зависит не только от величины напряжения, но и от характеристик материала, через который протекает ток. Материал может сопротивляться потоку зарядов, и мера того, насколько материал сопротивляется потоку зарядов, известна как удельное сопротивление . Это удельное сопротивление грубо аналогично трению между двумя материалами, которые сопротивляются движению.
Удельное сопротивление
Когда к проводнику прикладывается напряжение, создается электрическое поле \ (\ vec {E} \), и заряды в проводнике ощущают силу, создаваемую электрическим полем.Полученная плотность тока \ (\ vec {J} \) зависит от электрического поля и свойств материала. Эта зависимость может быть очень сложной. В некоторых материалах, включая металлы при заданной температуре, плотность тока приблизительно пропорциональна электрическому полю. В этих случаях плотность тока можно смоделировать как
\ [\ vec {J} = \ sigma \ vec {E}, \]
где \ (\ sigma \) — это удельная электропроводность . Электропроводность аналогична теплопроводности и является мерой способности материала проводить или передавать электричество.{-1} \).
Электропроводность — это внутреннее свойство материала. Другим неотъемлемым свойством материала является удельное сопротивление или электрическое сопротивление . Удельное сопротивление материала — это мера того, насколько сильно материал препятствует прохождению электрического тока. Символ удельного сопротивления — строчная греческая буква ро, \ (\ rho \), а удельное сопротивление — величина, обратная удельной электропроводности:
.\ [\ rho = \ dfrac {1} {\ sigma}. \]
Единицей измерения удельного сопротивления в системе СИ является ом-метр \ ((\ Omega \ cdot m \).Мы можем определить удельное сопротивление с помощью электрического поля и плотности тока.
\ [\ rho = \ dfrac {E} {J}. \]
Чем больше удельное сопротивление, тем большее поле необходимо для создания заданной плотности тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем больше плотность тока, создаваемого данным электрическим полем.{-1}\)ConductorsSemiconductors [1]Insulators»>
Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельного сопротивления. У проводников наименьшее удельное сопротивление, а у изоляторов наибольшее; полупроводники имеют промежуточное удельное сопротивление. Проводники имеют различную, но большую плотность свободных зарядов, тогда как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут двигаться. Полупроводники являются промежуточными, имеют гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладают свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике.Эти уникальные свойства полупроводников находят применение в современной электронике, о чем мы поговорим в следующих главах.
Пример \ (\ PageIndex {1} \): плотность тока, сопротивление и электрическое поле для токоведущего провода
Вычислите плотность тока, сопротивление и электрическое поле медного провода длиной 5 м и диаметром 2,053 мм (калибр 12), по которому проходит ток \ (I — 10 \, мА \).
Стратегия
Мы можем рассчитать плотность тока, сначала найдя площадь поперечного сечения провода, которая равна \ (A = 3.{-5} \ dfrac {V} {m}. \ End {align *} \]
Значение
Исходя из этих результатов, неудивительно, что медь используется для проводов, проводящих ток, потому что сопротивление довольно мало. Обратите внимание, что плотность тока и электрическое поле не зависят от длины провода, но напряжение зависит от длины.
Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)
Медные провода обычно используются для удлинителей и домашней электропроводки по нескольким причинам.2} \). Третья важная характеристика — пластичность. Пластичность — это мера способности материала вытягиваться в проволоку и мера гибкости материала, а медь обладает высокой пластичностью. Подводя итог, можно сказать, что проводник является подходящим кандидатом для изготовления проволоки, по крайней мере, с тремя важными характеристиками: низким удельным сопротивлением, высокой прочностью на разрыв и высокой пластичностью. Какие еще материалы используются для электромонтажа и в чем их преимущества и недостатки?
- Ответ
Серебро, золото и алюминий используются для изготовления проволоки.Все четыре материала обладают высокой проводимостью, серебро — самой высокой. Все четыре элемента легко сворачиваются в проволоку и обладают высокой прочностью на разрыв, хотя и не такой высокой, как медь. Очевидным недостатком золота и серебра является их стоимость, но серебряные и золотые провода используются для специальных применений, таких как провода для динамиков. Золото не окисляется, улучшая связи между компонентами. У алюминиевых проводов есть свои недостатки. Алюминий имеет более высокое удельное сопротивление, чем медь, поэтому требуется больший диаметр, чтобы соответствовать сопротивлению на длину медных проводов, но алюминий дешевле меди, поэтому это не является серьезным недостатком.Алюминиевая проволока не обладает такой высокой пластичностью и прочностью на разрыв, как медная, но пластичность и прочность на разрыв находятся в допустимых пределах. Есть несколько проблем, которые необходимо решить при использовании алюминия, и следует соблюдать осторожность при выполнении соединений. Алюминий имеет более высокий коэффициент теплового расширения, чем медь, что может привести к ослаблению соединений и возможной опасности возгорания. Окисление алюминия не проводит и может вызвать проблемы. При использовании алюминиевых проводов необходимо использовать специальные методы, а компоненты, такие как электрические розетки, должны быть рассчитаны на прием алюминиевых проводов.
ФЭТ
Просмотрите это интерактивное моделирование, чтобы увидеть, как площадь поперечного сечения, длина и удельное сопротивление провода влияют на сопротивление проводника. Отрегулируйте переменные с помощью ползунков и посмотрите, станет ли сопротивление меньше или больше.
Температурная зависимость удельного сопротивления
Вернувшись к таблице \ (\ PageIndex {1} \), вы увидите столбец с надписью «Температурный коэффициент». Удельное сопротивление некоторых материалов сильно зависит от температуры.В некоторых материалах, таких как медь, удельное сопротивление увеличивается с увеличением температуры. Фактически, в большинстве проводящих металлов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Повышение температуры вызывает повышенные колебания атомов в структуре решетки металлов, которые препятствуют движению электронов. В других материалах, таких как углерод, удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Во многих материалах зависимость является приблизительно линейной и может быть смоделирована с помощью линейного уравнения:
\ [\ rho \ приблизительно \ rho_0 [1 + \ alpha (T — T_0)], \]
где \ (\ rho \) — удельное сопротивление материала при температуре Тл , \ (\ alpha \) — температурный коэффициент материала, а \ (\ rho_0 \) — удельное сопротивление при \ (T_0 \) , обычно принимается как \ (T_0 = 20.oC \).
Обратите также внимание на то, что температурный коэффициент \ (\ alpha \) отрицателен для полупроводников, перечисленных в таблице \ (\ PageIndex {1} \), что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшения \ (\ rho \) с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.
Сопротивление
Теперь рассмотрим сопротивление провода или компонента. Сопротивление — это мера того, насколько сложно провести ток через провод или компонент. Сопротивление зависит от удельного сопротивления. Удельное сопротивление — это характеристика материала, используемого для изготовления провода или другого электрического компонента, тогда как сопротивление — это характеристика провода или компонента.
Чтобы вычислить сопротивление, рассмотрим участок проводящего провода с площадью поперечного сечения A , длиной L и удельным сопротивлением \ (\ rho \).Батарея подключается к проводнику, обеспечивая разность потенциалов \ (\ Delta V \) на нем (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Разность потенциалов создает электрическое поле, которое пропорционально плотности тока, согласно \ (\ vec {E} = \ rho \ vec {J} \).
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): потенциал, обеспечиваемый батареей, прикладывается к сегменту проводника с площадью поперечного сечения \ (A \) и длиной \ (L \).Величина электрического поля на участке проводника равна напряжению, деленному на длину, \ (E = V / L \), а величина плотности тока равна току, деленному на поперечную площадь сечения \ (J = I / A \).Используя эту информацию и вспоминая, что электрическое поле пропорционально удельному сопротивлению и плотности тока, мы можем видеть, что напряжение пропорционально току:
\ [\ begin {align *} E & = \ rho J \\ [4pt] \ dfrac {V} {L} & = \ rho \ dfrac {I} {A} \\ [4pt] V & = \ left (\ rho \ dfrac {L} {A} \ right) I. \ end {align *} \]
Определение: Сопротивление
Отношение напряжения к току определяется как сопротивление \ (R \):
\ [R \ Equiv \ dfrac {V} {I}.\]
Сопротивление цилиндрического сегмента проводника равно удельному сопротивлению материала, умноженному на длину, разделенную на площадь:
\ [R \ Equiv \ dfrac {V} {I} = \ rho \ dfrac {L} {A}. \]
Единица измерения сопротивления — ом, \ (\ Omega \). Для данного напряжения, чем выше сопротивление, тем ниже ток.
Резисторы
Резистор является обычным компонентом электронных схем. Резистор можно использовать для уменьшения протекания тока или обеспечения падения напряжения.На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) показаны символы, используемые для резистора в принципиальных схемах цепи. Два широко используемых стандарта для принципиальных схем предоставлены Американским национальным институтом стандартов (ANSI, произносится как «AN-см.») И Международной электротехнической комиссией (IEC). Обе системы обычно используются. Мы используем стандарт ANSI в этом тексте для его визуального распознавания, но отметим, что для более крупных и сложных схем стандарт IEC может иметь более четкое представление, что упрощает чтение.
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): символы резистора, используемые в принципиальных схемах. (а) символ ANSI; (b) символ IEC.Зависимость сопротивления материала и формы от формы
Резистор можно смоделировать как цилиндр с площадью поперечного сечения A и длиной L , сделанный из материала с удельным сопротивлением \ (\ rho \) (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \)) . Сопротивление резистора \ (R = \ rho \ dfrac {L} {A} \)
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Модель резистора в виде однородного цилиндра длиной L и площадью поперечного сечения A .Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше площадь его поперечного сечения A , тем меньше его сопротивление.Наиболее распространенным материалом для изготовления резистора является углерод. Углеродная дорожка обернута вокруг керамического сердечника, к нему прикреплены два медных вывода. Второй тип резистора — это металлопленочный резистор, который также имеет керамический сердечник. Дорожка сделана из материала оксида металла, который имеет полупроводниковые свойства, аналогичные углеродным.Опять же, в концы резистора вставляются медные провода. Затем резистор окрашивается и маркируется для идентификации. Резистор имеет четыре цветные полосы, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {4} \).
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Многие резисторы напоминают рисунок, показанный выше. Четыре полосы используются для идентификации резистора. Первые две цветные полосы представляют собой первые две цифры сопротивления резистора. Третий цвет — множитель. Четвертый цвет обозначает допуск резистора.{-5} \, \ Omega \), а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления при низких температурах. Как мы видели, сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит.Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку \ (R_0 \) прямо пропорционально \ (\ rho \). Для цилиндра мы знаем \ (R = \ rho \ dfrac {L} {A} \), поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R имеет такую же температурную зависимость, как \ ( \ rho \).(Изучение коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на \ (\ rho \).) Таким образом,
\ [R = R_0 (1 + \ alpha \ Delta T) \ label {Tdep} \]
— это температурная зависимость сопротивления объекта, где \ (R_0 \) — исходное сопротивление (обычно принимаемое равным \ (T = 20,00 ° C \), а R — сопротивление после изменения температуры \ (\ Дельта Т \).oC \).
Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (рисунок \ (\ PageIndex {5} \)). Один из наиболее распространенных термометров основан на термисторе, полупроводниковом кристалле с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры. Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.
Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.oC) \ right) \\ [5pt] & = 4.8 \, \ Omega \ end {align *} \]Значение
Обратите внимание, что сопротивление изменяется более чем в 10 раз, когда нить накала нагревается до высокой температуры, а ток через нить накала зависит от сопротивления нити и приложенного напряжения. Если нить накаливания используется в лампе накаливания, начальный ток через нить накала при первом включении лампы будет выше, чем ток после того, как нить накала достигнет рабочей температуры.
Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)
Тензодатчик — это электрическое устройство для измерения деформации, как показано ниже. Он состоит из гибкой изолирующей основы, поддерживающей рисунок из проводящей фольги. Сопротивление фольги изменяется по мере растяжения основы. Как меняется сопротивление тензодатчика? Влияет ли тензодатчик на изменение температуры?
- Ответ
Рисунок фольги растягивается по мере растяжения основы, а дорожки фольги становятся длиннее и тоньше.Поскольку сопротивление рассчитывается как \ (R = \ rho \ dfrac {L} {A} \), сопротивление увеличивается по мере того, как дорожки из фольги растягиваются. При изменении температуры меняется и удельное сопротивление дорожек фольги, изменяя сопротивление. Один из способов борьбы с этим — использовать два тензодатчика, один используется в качестве эталона, а другой — для измерения деформации. Два тензодатчика поддерживаются при постоянной температуре
Сопротивление коаксиального кабеля
Длинные кабели иногда могут действовать как антенны, улавливая электронные шумы, которые являются сигналами от другого оборудования и приборов.Коаксиальные кабели используются во многих случаях, когда требуется устранение этого шума. Например, их можно найти дома через кабельное телевидение или другие аудиовизуальные соединения. Коаксиальные кабели состоят из внутреннего проводника радиуса \ (r_i \), окруженного вторым внешним концентрическим проводником с радиусом \ (r_0 \) (рисунок \ (\ PageIndex {6} \)). Пространство между ними обычно заполнено изолятором, например полиэтиленовым пластиком. Между двумя проводниками возникает небольшой ток радиальной утечки.Определите сопротивление коаксиального кабеля длиной L .
Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Коаксиальные кабели состоят из двух концентрических проводников, разделенных изоляцией. Они часто используются в кабельном телевидении или других аудиовизуальных средствах связи.Стратегия
Мы не можем использовать уравнение \ (R = \ rho \ dfrac {L} {A} \) напрямую. Вместо этого мы смотрим на концентрические цилиндрические оболочки толщиной dr и интегрируем.
Решение
Сначала мы находим выражение для \ (dR \), а затем интегрируем от \ (r_i \) до \ (r_0 \),
\ [\ begin {align *} dR & = \ dfrac {\ rho} {A} dr \\ [5pt] & = \ dfrac {\ rho} {2 \ pi r L} dr, \ end {align *} \]
Объединение обеих сторон
\ [\ begin {align *} R & = \ int_ {r_i} ^ {r_0} dR \\ [5pt] & = \ int_ {r_i} ^ {r_0} \ dfrac {\ rho} {2 \ pi r L } dr \\ [5pt] & = \ dfrac {\ rho} {2 \ pi L} \ int_ {r_i} ^ {r_0} \ dfrac {1} {r} dr \\ [5pt] & = \ dfrac {\ rho} {2 \ pi L} \ ln \ dfrac {r_0} {r_i}.\ end {align *} \]
Значение
Сопротивление коаксиального кабеля зависит от его длины, внутреннего и внешнего радиусов, а также удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника. Поскольку это сопротивление не бесконечно, между двумя проводниками возникает небольшой ток утечки. Этот ток утечки приводит к ослаблению (или ослаблению) сигнала, передаваемого по кабелю.
Упражнение \ (\ PageIndex {3} \)
Сопротивление между двумя проводниками коаксиального кабеля зависит от удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника, длины кабеля и внутреннего и внешнего радиуса двух проводников.Если вы разрабатываете коаксиальный кабель, как сопротивление между двумя проводниками зависит от этих переменных?
- Ответ
Чем больше длина, тем меньше сопротивление. Чем больше удельное сопротивление, тем выше сопротивление. Чем больше разница между внешним радиусом и внутренним радиусом, то есть чем больше соотношение между ними, тем больше сопротивление. Если вы пытаетесь максимизировать сопротивление, выбор значений для этих переменных будет зависеть от приложения.Например, если кабель должен быть гибким, выбор материалов может быть ограничен.
Phet: Цепь батареи и резистора
Просмотрите это моделирование, чтобы увидеть, как приложенное напряжение и сопротивление материала, через который протекает ток, влияют на ток через материал. Вы можете визуализировать столкновения электронов и атомов материала, влияющие на температуру материала.
Авторы и ссылки
Сэмюэл Дж.Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).
Если на длине 1,0 м нихромовой проволоки с сопротивлением 4,6 Ом поддерживается разность потенциалов 10 В, каков ток в ней?
An электрический нагреватель построен путем приложения разности потенциалов 120 В на нихромовый провод с общим сопротивлением 8.00 Ом. Найдите ток, переносимый по проводу.
An электрический нагреватель построен путем приложения разности потенциалов 120 В на нихромовый провод с общим сопротивлением 8,00 Ом. Найдите номинальную мощность обогревателя.
А батарея имеет ЭДС 12,0 В и внутреннее сопротивление 0,05 Ом. Его клеммы подключены к нагрузке с сопротивлением 3,00 Ом. Найдите напряжение на клеммах аккумулятора.
Рассчитать мощность, подаваемая на нагрузочный резистор, если ток в цепь 3,93 А, сопротивление нагрузки 3,00 Ом.
Рассчитать мощность, подаваемая на внутреннее сопротивление батареи, если ток в цепи 3,93 А, внутреннее сопротивление 0,05 Ом.
Четыре резисторы подключаются, как показано на рисунке.Найдите эквивалент сопротивление между точками a и б .
Четыре резисторы подключаются, как показано на рисунке. Найдите эквивалент сопротивление между точками б и с .
Четыре резисторы подключаются, как показано на рисунке. Найдите эквивалент сопротивление между точками a и с .
Три резисторы подключаются параллельно, как показано на рисунке.Потенциал разница 18,0 В сохраняется между точками а и б . Найдите текущий I 1 .
Три резисторы подключаются параллельно, как показано на рисунке. Потенциал разница 18,0 В сохраняется между точками a и b . Найдите текущий I 2 .
Три резисторы подключаются параллельно, как показано на рисунке.Потенциал разница 18,0 В сохраняется между точками а и б . Найдите текущий I 3 .
Три резисторы подключаются параллельно, как показано на рисунке. Потенциал разница 18,0 В сохраняется между точками а и б . Рассчитайте мощность, подаваемую на резистор R 1 .
Три резисторы подключаются параллельно, как показано на рисунке.Потенциал разница 18,0 В сохраняется между точками а и б . Рассчитайте эквивалент сопротивление цепи.
А одноконтурная схема содержит два резистора и две батареи, так как показано на рисунке. (Пренебрегайте внутренним сопротивлением батарейки.) Найдите ток в цепи.
А отрезок стального железнодорожного пути имеет длину 30.000 м при температура 0,0 ° C. какая его длина при температуре 40,0 ° C? (В среднем коэффициент линейного расширения для стали α = 11 * 10 -6 ° С -1 ).
An идеальный газ занимает объем 100 см 3 при 20 ° C и 100 Па. Найдите количество молей газа в контейнер (Универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж / моль * К).
бетонные участки определенной супермагистрали должны иметь длина 25.0 мес. Срезы заливаются и отверждаются при 10,0 ° C. какая минимальное расстояние, если инженер оставит между секциями, чтобы устранить коробление, если бетон должен достичь температуры 50,0 ° C? (В среднем коэффициент линейного расширения для бетона равно α = 12 * 10 -6 ° С -1 ).
Просто 9,00 г воды помещают в скороварку емкостью 2,00 л и нагревают до 500 ° С. Какое давление внутри контейнера? (Молярный масса воды M (H 2 O) = 18 г / моль, универсальная газовая постоянная R = 8.314 Дж / моль * К ).
температура серебряного слитка повышается на 10,0 ° C, когда он поглощает 1,23 Дж. энергии за счет тепла. Масса планки 525 г. Обозначить удельная теплоемкость серебра.
А 50,0 г образца меди находится при 25,0 ° C. Если добавить 1200 Дж энергии к нему с помощью тепла, какова конечная температура медь? (Конкретный теплота меди c = 387 Дж / кг . ° С).
Определить работа, проделанная с жидкостью, которая расширяется от i в f как показано на рисунке.
А газ отбирают посредством циклического процесса, описанного на рисунке. найти чистая энергия, передаваемая в систему за счет тепла в течение одного полного цикл.
An идеальный газ первоначально при 300 К претерпевает изобарическое расширение при 2.50 кПа. Если объем увеличивается с 1,00 м 3 до и 12,5 кДж передается газу за счет тепла, каково изменение в его внутренней энергии?
А стеклянное оконное стекло имеет площадь 3,00 м 2 и толщиной 0,600 см. Если разница температур между его грани 25,0 ° C, какова скорость передачи энергии проводка через окно? (Теплопроводность стекла k = 0,8 Вт / м * ° С)
А цилиндр содержит смесь газообразного гелия и аргона в равновесии при 150 ° С.Какая средняя кинетическая энергия для каждого типа газа молекула? (Больцман постоянный к В = 1,38 * 10 -23 Дж / К).
Рассчитать изменение внутренней энергии 3,00 моль газообразного гелия при его температура увеличивается на 2,00 К (Универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж / моль * К ).
А Образец двухатомного идеального газа с концентрацией 2,00 моль медленно расширяется и адиабатически от давления 5.00 атм и объемом от 12,0 л до конечный объем 30,0 л. Каково конечное давление газа?
А Образец двухатомного идеального газа с концентрацией 2,00 моль медленно расширяется и адиабатически от давления 5,00 атм и объема 12,0 л до итоговый объем 30,0 л. Что начальная и конечная температуры? (Универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж / моль * К, 1 атм = 1,013 * 10 5 Па )
А 2.Образец двухатомного идеального газа с концентрацией 00 моль медленно расширяется и адиабатически от давления 5,00 атм и объема 12,0 л до итоговый объем 30,0 л. Найти Q, Δ E внутр , и W (Универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж / моль * К).
А тепловой двигатель забирает 360 Дж энергии из горячего резервуара и выполняет 25,0 Дж работы в каждом цикле. Найдите эффективность двигатель.
А тепловой двигатель выполняет 200 Дж работы в каждом цикле и имеет КПД 30.0%. Для каждого цикла, сколько энергии (а) потребляется и (б) изгнаны жарой?
А конкретный тепловой двигатель имеет полезную выходную мощность 5,00 кВт и КПД 25,0%. Двигатель выделяет 8000 Дж выхлопной энергии в каждый цикл. Найдите энергию, потребляемую в течение каждого цикла
единица проницаемости —
Что это магнитодвижущая сила в катушке из 75 витков провода, когда есть 4 А тока через него?
направление магнитного поля внутри магнита —
Когда северные полюса двух стержневых магнитов сближаются, там будет
способность материала оставаться намагниченным после удаления сила намагничивания известна как
напряжение, индуцированное на определенной катушке, составляет 200 мВ.А 120 резистор подключен к клеммам катушки. Индуцированный ток
индуцированное напряжение на неподвижном проводе в неподвижном магнитное поле
Когда соленоид активирован, сила, которая перемещает плунжер, равна
Что магнитодвижущая сила (ммс) провода с 8 витками, несущего три ампера тока?
Сопротивление провода — Электроника — Таблицы Basic
Сопротивление провода определяется материалом, длиной и поперечным сечением провода.Вы можете рассчитать сопротивление провода с помощью калькулятора ниже или рассчитать его самостоятельно по формулам.
Формулы
R — это символ сопротивления, который измеряется в омах (Ом).
A — это обозначение площади, которое измеряется в квадратных метрах ( 2 м).
ρ — это символ удельного сопротивления, который измеряется в ом-метре (Ом⋅м).
l — обозначение длины, измеряемое в метрах (м).
Калькулятор
Введите три значения, чтобы рассчитать оставшееся.
| материал | удельное сопротивление ρ 10⁻⁹Ом⋅м | |||
|---|---|---|---|---|
| серебро | 15.9 | |||
| медь | 16,8 | |||
| алюминий | 26,5 | |||
| вольфрам 11 | железо | 97,1 | ||
| платина | 106 | |||
| манганин | 482 | |||
| свинец | 220 | |||
| ртуть | 980 | |||
| нихром | константа | 490 |
| AWG | диаметр (дюйм) | диаметр (мм) | площадь (килограмм) | площадь (мм 2 ) | ||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 (4/0) | 0.46 | 11,684 | 211,6 | 107,219 | ||||||||||||||
| 000 (3/0) | 0,40964 | 10,4049 | 167,806 | 85,0288 | ||||||||||||||
| 65 00 (2/0) | 917 917 911 0,36 133,07767,4309 | |||||||||||||||||
| 0 (1/0) | 0,32486 | 8,25146 | 105,534 | 53,4751 | ||||||||||||||
| 1 | 0.2893 | 7,34814 | 83,6927 | 42,4077 | ||||||||||||||
| 2 | 0,25763 | 6,54371 | 66,3713 | 33,6308 | ||||||||||||||
| 3 | 0,22942 1 | 0,22942 1 | 10,20431 | 5,1894 | 41,7413 | 21,1506 | ||||||||||||
| 5 | 0,18194 | 4.62129 | 33.1024 | 16.7732 | ||||||||||||||
| 6 | 0,16202 | 4,11538 | 26,2514 | 13,3018 | ||||||||||||||
| 7 | 0,12429 | 3,66485 3 | 1 | 113,26364 | 16,5097 | 8,36556 | ||||||||||||
| 9 | 0,11442 | 2, | 13.0928 | 6,63419 | ||||||||||||||
| 10 | 0,1019 | 2,58819 | 10,383 | 5,26115 | ||||||||||||||
| 11 | 0,09074 | 2,30485 | 8,23411 | 0,0485 | 8,23411 | 0,0485 | 8,23411 | 80 | 900 | 6,52995 | 3,30877 | |||||||
| 13 | 0,07196 | 1,82783 | 5,17848 | 2.62398 | ||||||||||||||
| 14 | 0,06408 | 1,62773 | 4,10672 | 2,08091 | ||||||||||||||
| 15 | 0,05707 | 1,44953 | 3,25678 | 1,65023 | 3,25678 | 1,65023 | 1,65023 | 1,65023 | 1,3087 | |||||||||
| 17 | 0,04526 | 1,14953 | 2,04821 | 1,03784 | ||||||||||||||
| 18 | 0.0403 | 1.02369 | 1.6243 | 0.82305 | ||||||||||||||
| 19 | 0,03589 | 0, | 1.28813 | 0,65271 | ||||||||||||||
| 20 | 0,031967 | 0,031967 | 0,02846 | 0,72295 | 0,81011 | 0,41049 | ||||||||||||
| 22 | 0,02535 | 0.6438 | 0,64245 | 0,32553 | ||||||||||||||
| 23 | 0,02257 | 0,57332 | 0,50949 | 0,25816 | ||||||||||||||
| 24 | 0,0201 | 01711 0,51056499011 | 0,51056 | 499011 | 0,45467 | 0,32042 | 0,16236 | |||||||||||
| 26 | 0,01594 | 0,40489 | 0.2541 | 0,12876 | ||||||||||||||
| 27 | 0,0142 | 0,36057 | 0.20151 | 0,10211 | ||||||||||||||
| 28 | 0,01264 | 0,32109 | 0,15981 | 0,32109 | 0,15981 | 0,028 | 0,12673 | 0,06422 | ||||||||||
| 30 | 0,01003 | 0,25464 | 0,1005 | 0.05093 | ||||||||||||||
| 31 | 0,00893 | 0,22676 | 0,0797 | 0,04039 | ||||||||||||||
| 32 | 0,00795 | 0,20194 | 0,06321 | 0,03203 | 0,06321 | 0,03203 | 0,06321 | 0,03203 9119 | 0,0254 | |||||||||
| 34 | 0,0063 | 0,16014 | 0,03975 | 0,02014 | ||||||||||||||
| 35 | 0.00561 | 0,14261 | 0,03152 | 0,01597 | ||||||||||||||
| 36 | 0,005 | 0,127 | 0,025 | 0,01267 | ||||||||||||||
| 37 | 0,00445 | 0,1131 0,017 0,017 | 0,00445 | 0,1131 | 0,0170,017 | 0,0150,00397 | 0,10072 | 0,01572 | 0,00797 | |||||||||
| 39 | 0,00353 | 0.08969 | 0,01247 | 0,00632 | ||||||||||||||
| 40 | 0,00314 | 0,07987 | 0,00989 | 0,00501 |
PPT — гл. 25 Презентация PowerPoint по току, сопротивлению и ЭМП, скачать бесплатно
Ch. 25 Ток, сопротивление и ЭДС AP Physics C
Электрический ток • Необходимо наличие электрического поля.
Движение шара аналогично движению электрона в металлическом проводнике с наличием электрического поля.
Обычный ток • Направление чистого потока положительных зарядов • Скорость движения заряда определяется по формуле:
Концентрация зарядов • Предположим, в единице объема n заряженных частиц. Это называется концентрацией зарядов.
Скорость дрейфа • Если все частицы движутся с одинаковой скоростью дрейфа, vd, сколько частиц течет в конце проводника за интервал времени dt?
Плотность тока • Плотность тока определяется как отношение силы тока к площади поперечного сечения; то есть
Пример задачи № 1 • Медный провод 18 калибра (размер, обычно используемый для шнуров лампы) имеет номинальный диаметр 1.02 мм. Этот провод пропускает постоянный ток 1,67 А к лампе мощностью 200 Вт. Плотность свободных электронов составляет 8,5 х 1028 электронов на кубический метр. Найдите величины • плотности тока и • скорости дрейфа.
Пример задачи № 2 • Предположим, что мы заменили провод в предыдущем примере задачи на медный провод 12-го калибра, который в два раза больше диаметра провода 18-го калибра. Если ток остается прежним, какова новая величина скорости дрейфа?
Пример задачи № 3 • Медный провод 12 калибра в типичном жилом доме имеет площадь поперечного сечения 3.31 х 10-6 м2. Если по нему протекает ток 10,0 А, какова скорость дрейфа электронов? Предположим, что каждый атом меди вносит в ток один свободный электрон. Плотность меди 8,95 г / см3, молярная масса 63,54 г / моль.
Пример задачи № 4 • Если по медному проводу проходит ток 80,0 мА, сколько электронов проходит через поперечное сечение провода за 10,0 мин?
Неэлектростатическое электрическое поле • В проводнике существует электрическое поле, поскольку заряды движутся из-за разницы потенциалов.В некоторых материалах плотность тока пропорциональна электрическому полю.
Закон Ома • σ — проводимость проводника, • Обратная величина проводимости известна как удельное сопротивление проводника ρ. • Стр. 948, таблица 25.1.
Омические материалы • Материалы, подчиняющиеся закону Ома
Различные материалы • Омический • Вакуумный диод • Полупроводниковый диод
Сопротивление • R = сопротивление • 1 вольт Ом (Ом) • Факторы, влияющие на сопротивление • Температура • R (T) = Ro [1 + a (T — To)] • Тип материала • Длина материала • Площадь поперечного сечения материала
Образец Проблема № 5 • Рассчитайте сопротивление алюминиевого цилиндра, равное 10.0 см в длину и имеет площадь поперечного сечения 2,00 х 10-4 м2. Удельное сопротивление алюминия составляет 2,75 x 10-8 Ом-м.
Образец задачи № 6 • Вычислите сопротивление на единицу длины нихромовой проволоки 22 калибра с радиусом 0,321 мм. Удельное сопротивление нихрома составляет 100 x 10-8 Ом-м. • Если на длине 1 м нихромовой проволоки поддерживается разность потенциалов 10 В, какой ток в ней? • Каково сопротивление нихромовой проволоки 22 калибра длиной 6,0 м? • Какой ток выдерживает провод при подключении к источнику напряжения 120 В? • Рассчитайте плотность тока и электрическое поле в нихромовой проволоке 22 калибра, когда по ней проходит ток 2.2 A.
Пример задачи № 7 • Коаксиальные кабели широко используются для кабельного телевидения и других электронных приложений. Коаксиальный кабель состоит из двух цилиндрических жил. Зазор между проводниками полностью заполнен кремнием, и утечка тока через кремний нежелательна. Кабель предназначен для проведения тока по всей его длине. Радиус внутреннего проводника — 0,500 см, радиус внешнего — 1,75 см, длина кабеля — 15 см.0 см. Рассчитайте сопротивление кремния между проводниками. Удельное сопротивление кремния 2300 Ом-м.
Образец задачи № 8 • Термометр сопротивления, который измеряет температуру путем измерения изменения сопротивления проводника, изготовлен из платины и имеет сопротивление 50,0 Ом при 20,0 ° C. При погружении в сосуд, содержащий при плавлении индия его сопротивление увеличивается до 76,8 Ом. Рассчитайте температуру плавления индия. Температурный коэффициент сопротивления платины равен 3.92 x 10-3 (oC) -1.
Пример задачи № 9 • Медный провод 18 калибра имеет диаметр 1,02 мм и пропускает ток 1,67 А. Найдите: • Площадь поперечного сечения провода • Величину электрического поля в провод • Разность потенциалов между двумя точками провода на расстоянии 50,0 м. • Сопротивление провода длиной 50,0 м. • Предположим, что температура составляет 20 ° C, каково его сопротивление при 100 ° C?
Внутреннее сопротивление и ЭДС • Источники ЭДС, ε • Батареи • Генераторы • Внутреннее сопротивление, r • Сопротивление, с которым сталкивается заряд при движении через источник
Напряжение в цепи растет и падает: • Идеальный источник • r = 0 • Реальный источник
Пример задачи № 10 • Нарисуйте принципиальную схему, показывающую источник (аккумулятор) с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 2 Ом.Также покажите вольтметр, подключенный к батарее, и амперметр, подключенный к батарее. Нет подключенного внешнего сопротивления. Это пример обрыва цепи. Какие показания идеализированного вольтметра и идеализированного амперметра?
Пример проблемы № 11 • Резистор 4 Ом подключен к батарее в цепи, описанной в примере проблемы № 10. Какие сейчас показания вольтметра и амперметра?
Образец задачи № 12 • Внешнее сопротивление в образце задачи № 11 заменено нулевым сопротивлением.Это называется коротким замыканием. Какие сейчас показания счетчика?
Пример задачи № 13 • Батарея имеет ЭДС 1,5 В и внутреннее сопротивление 0,10 Ом. Когда батарея подключена к резистору, напряжение на клеммах составляет 1,3 В. Какое сопротивление резистора?
Power • V = U / Q = dU / dQ • I = dQ / dt • V = dU / dQ = dW / dQ • dW = V dQ = VI dt • P = dW / dt = VI • скорость передачи энергии элементу схемы, имеющему разность потенциалов в V
Выходная мощность • P = dW / dt = VI • P = VI = (ε — Ir) I = (IR) I • P = VI = • Скорость преобразования химической энергии в электрическую, • Скорость электрической энергии, рассеиваемой внутренним сопротивлением, • Скорость электрической энергии, рассеиваемой внешним сопротивлением,
Пример задачи № 14 • Аккумулятор имеет ЭДС 12.