Резисторы встречаются каждому в жизни. Люди гуманитарного профиля, как и все, изучали в школе на уроках физики проводники электрического тока и закон Ома.
С резисторами сталкиваются и студенты технических вузов, а также инженеры разных производственных предприятий. Перед всеми этими людьми, так или иначе, стояла задача расчёта электрической цепи при различных видах соединения резисторов. В данной статье речь пойдёт о расчёте физических параметров, характеризующих цепь.
Виды соединений
Резистор — пассивный элемент, присутствующий в каждой электрической цепи. Он служит для противодействия электрическому току. Существует два типа резисторов:
- Постоянные.
- Переменные.
Зачем же склеивать проводники друг с другом? Например, если для какой‑то электрической цепи нужно определённое сопротивление. А среди номиналов нужного нет. В таком случае приходится подобрать элементы схемы с нужными значениями сопротивления и соединить их. В зависимости от типа соединения и сопротивлений пассивных элементов мы получим конкретное сопротивление цепи. Оно называется эквивалентным. Его значение зависит от типа соединения проводников. Существует три вида соединения проводников:
- Последовательное.
- Параллельное.
- Смешанное.
Значение эквивалентного сопротивления в цепи вычисляется довольно просто. Однако если резисторов в схеме очень много, лучше воспользоваться специальным калькулятором, который считает это значение. При расчёте вручную, чтобы не допускать ошибок, нужно проверять, ту ли формулу вы применяете.
Специалисты рекомендуют знать назначение, маркировку и расшифровку обозначений СМД резисторов.
Последовательное соединение проводников
При последовательном соединении резисторы располагаются друг за другом. Эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех элементов. Отличительная особенность таких схем состоит в том, что ток остаётся постоянным. По закону Ома напряжение в цепи равно произведению тока на сопротивление. Поскольку ток неизменен, для нахождения напряжения на каждом резисторе достаточно умножить значение тока на его сопротивление. Затем сложив напряжения всех резисторов, получаем общее напряжение цепи.
Расчёт довольно прост: этим обычно занимаются инженеры-разработчики, поэтому посчитать всё вручную им не составляет большого труда. Но если резисторов много, проще воспользоваться специальным калькулятором.
Пример последовательного соединения проводников в быту — ёлочная гирлянда.
Параллельное соединение резисторов
При параллельном соединении проводников эквивалентное сопротивление в цепи вычисляется по другой схеме. Это чуть сложнее, чем в последовательном случае.
Его значение в таких цепях равняется произведению сопротивлений всех резисторов, делённому на их сумму. Также существуют иные варианты этой формулы. Параллельное соединение резисторов обязательно снижает эквивалентное сопротивление цепи. То есть его значение всегда меньше наибольшего значения какого‑то из проводников.
В таких схемах напряжение остаётся постоянным. То есть напряжение по всей цепи равно напряжениям каждого из проводников. Оно задаётся источником напряжения.
Сила тока в цепи равна сумме всех токов, протекающих через все проводники. Ток, протекающий через конкретный проводник, равен отношению напряжения источника к сопротивлению этого проводника.
Примеры параллельного соединения проводников:
- Освещение.
- Розетки в квартире.
- Производственное оборудование.
Для расчёта схем с параллельным соединением проводников удобнее пользоваться специальным калькулятором. Если в схеме много резисторов, соединённых параллельно, то гораздо быстрее получить эквивалентное сопротивление именно с помощью этого калькулятора.
Смешанное соединение проводников
Этот вид соединения состоит из каскадов резисторов. Например, имеется каскад из 10 проводников, соединённых последовательно, а после него идёт каскад из 10 проводников, соединённых параллельно. Эквивалентное сопротивление такой схемы будет равно сумме эквивалентных сопротивлений этих каскадов. По сути, здесь имеется последовательное соединение двух каскадов проводников.
Многие инженеры занимаются оптимизацией различных схем. Её целью является уменьшение количества элементов в схеме за счёт подбора других, с подходящими значениями сопротивлений. Сложные схемы разбиваются на несколько небольших каскадов, ведь так гораздо проще вести расчёты.
Сейчас, в двадцать первом веке, инженерам стало гораздо легче работать. Ведь несколько десятилетий назад все расчёты производились вручную. А сейчас программисты разработали специальный калькулятор для расчёта эквивалентного сопротивления цепи. В нём запрограммированы формулы, по которым ведутся расчёты.
В этом калькуляторе можно выбрать вид соединения, и потом ввести в специальные поля значения сопротивлений. Через несколько секунд вы уже увидите это значение.
