Линейные и нелинейные резистивные сопротивления

Все резисторы делятся на линейные и нелинейные. Линейными называются резисторы, сопротивления которых не зависят (т. е. не изменяются) от значения протекающего тока или приложенного напряжения. В аппаратуре связи и других электронных устройствах (радиоприемниках, транзисторах, магнитофонах и т. п.) широко используются малогабаритные линейные резисторы, например типа МЛТ (металлизированные, лакированные, термостойкие). Сопротивление этих резисторов остается неизменным при изменении приложенных к ним напряжений или протекающих через них токов и поэтому данные резисторы являются линейными.

Нелинейными называются резисторы, сопротивление которых изменяется в зависимости от значения, приложенного напряжения или протекающего тока. Так, сопротивление осветительной лампы накаливания при отсутствии тока в 10—15 раз меньше, чем при нормальном горении. К нелинейным элементам относятся многие полупроводниковые приборы.

Могут возникнуть вопросы: «А разве не очевидно, что ток и напряжение имеют одну и ту же форму? Разве такое само собой не разумеется? Почему это обстоятельство следует оговаривать особо?». Ответим сразу на эти вопросы. Дело в том, что форма тока повторяет форму напряжения только в одном частном случае, именно в линейных резистивных цепях.

В цепях с иными элементами, например с конденсаторами, форма тока, в общем случае, всегда отличается от формы приложенного напряжения, поэтому совпадение форм напряжения и тока — скорее исключение, нежели правило.

Кроме того, экспериментально было установлено, что в линейной резистивной цепи ток обратно пропорционален сопротивлению, т. е. при увеличении сопротивления в некоторое число раз (при неизменном напряжении) ток уменьшается в такое же число раз. Связь между мгновенными токами i, мгновенными напряжениями и и сопротивлением цепи R выражается формулой

Данное соотношение называется законом Ома для участка цепи. Поскольку наибольшие мгновенные значения называются максимальными, закон Ома может иметь вид

В частном случае напряжения и токи могут не меняться во времени (режим постоянного тока), тогда мгновенные значения напряжения становятся величинами постоянными и их обозначают не и (т. е. малой буквой, как всякую переменную величину), a U (большая буква, величина постоянная), в этом частном случае закон Ома записывается так:

Таким образом, в общем случае при напряжениях, а следовательно и токах, произвольной формы следует использовать основной вид формулы, выражающей закон Ома:

При напряжениях и токах, неизменных во времени

Важное правило: закон Ома для мгновенных значений справедлив только в резистивных цепях.

Резистивные элементы необратимо превращают электрическую энергию в тепловую, но не накапливают какую-либо энергию, поэтому их называют неэнергоемкими. Из сказанного следует, что закон Ома для мгновенных значений справедлив только в цепях с неэнергоемкими элементами.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

линейное сопротивление

3.5.3 линейное сопротивление: среднее арифметическое сопротивлений между всеми клеммами фаз питания.

Полезное

Смотреть что такое «линейное сопротивление» в других словарях:

линейное сопротивление — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear resistance … Справочник технического переводчика

линейное сопротивление — tiesinis varžas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kintamosios varžos elementas (varžas ar potenciometras), kurio varža tiesiškai priklauso nuo šliaužiklio poslinkio ar rankenėlės posūkio kampo. atitikmenys: angl. linear… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

линейное сопротивление — tiesinis varžas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. linear resistor vok. linear Widerstand, m; linearveränderlicher Widerstand, m rus. линейно изменяемое сопротивление, n; линейное сопротивление, n pranc. résistance à variation linéaire,… … Fizikos terminų žodynas

линейное сопротивление — tiesinė varža statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. linear resistance vok. linearer Widerstand, m rus. линейное сопротивление, n pranc. résistance linéaire, f … Fizikos terminų žodynas

СОПРОТИВЛЕНИЕ — (1) аэродинамическое (лобовое) сила, с которой газ действует на движущееся в нём тело. Оно всегда направлено в сторону, противоположную скорости движения тела, и является одной из составляющих аэродинамической силы; (2) С. гидравлическое… … Большая политехническая энциклопедия

линейно изменяемое сопротивление — tiesinis varžas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kintamosios varžos elementas (varžas ar potenciometras), kurio varža tiesiškai priklauso nuo šliaužiklio poslinkio ar rankenėlės posūkio kampo. atitikmenys: angl. linear… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

линейно изменяемое сопротивление — tiesinis varžas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. linear resistor vok. linear Widerstand, m; linearveränderlicher Widerstand, m rus. линейно изменяемое сопротивление, n; линейное сопротивление, n pranc. résistance à variation linéaire,… … Fizikos terminų žodynas

ГОСТ Р МЭК 60034-2-1-2009: Машины электрические вращающиеся. Часть 2-1. Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия вращающихся электрических машин (за исключением машин для подвижного состава) — Терминология ГОСТ Р МЭК 60034 2 1 2009: Машины электрические вращающиеся. Часть 2 1. Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия вращающихся электрических машин (за исключением машин для подвижного состава) оригинал… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

linear resistor — tiesinis varžas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kintamosios varžos elementas (varžas ar potenciometras), kurio varža tiesiškai priklauso nuo šliaužiklio poslinkio ar rankenėlės posūkio kampo. atitikmenys: angl. linear… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

linearer Widerstand — tiesinis varžas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Kintamosios varžos elementas (varžas ar potenciometras), kurio varža tiesiškai priklauso nuo šliaužiklio poslinkio ar rankenėlės posūkio kampo. atitikmenys: angl. linear… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Источник

Линейные элементы R, L, C в цепи синусоидального тока

Линейные цепи

Если говорить простыми словами, линейная схема представляет собой электрическую цепь, в которой параметры схемы (сопротивление, индуктивность, емкость, сигналы, частота и т. д.) являются постоянными. Другими словами, схема, параметры которой не изменяются относительно тока и напряжения, называется линейной цепью.

По сути, слово «линейный» буквально означает «по прямой линиии». Как следует из названия, линейная схема предусматривает линейные зависимости между током и напряжением, что означает, что ток, протекающий через цепь, прямо пропорционален приложенному напряжению. Если мы увеличим приложенное напряжение, то ток, протекающий по цепи, также увеличится, и наоборот. Если мы проведем характеристическую кривую выходного сигнала зависимости тока от напряжения, она будет выглядеть как прямая линия, как показано на приведенном далее рисунке.

Если обратиться к Закону Ома, то можно сказать, что если приложенное напряжение повышается, то ток повышается таким же образом в случае, если сопротивление постоянно. Другими словами в линейной цепи выходной сигнал схемы прямо пропорционален входу. Например, в схеме, в которой применяемое синусоидальное напряжение, имеющее частоту «f», выход (ток через компонент или напряжение между двумя точками) этой схемы также является синусоидальным с частотой «f». К классическим линейным цепям относят резистивные цепи, индуктивные цепи и емкостные цепи.

Электрическое сопротивление и его виды

Основные понятия и определения электротехники Любые устройства, служащие для получения, передачи или потребления электроэнергии, обладают сопротивлением.

Электрическое
сопротивление
—
этоспособностьэле­ментаэлектрическойцепипротиводействоватьвтойилиинойстепенипрохождениюпонемуэлектрическоготока.
Сопротивление, в общем случае, зависит от материала эле­мента, его размеров, температуры, частоты тока и измеряется в
омах
(Ом). Различают
активное
(омическое),
реактивноеиполное
сопротивления. Они обозначаются, соответственно,
г,х,z.
Используются также прописные буквы
R,X,Z,
чаще всего для обозначения элементов на
электрическихсхемах:

Рис. 1.1. Электрическая схема цепи, содержащей два источника ЭДС с внутренними сопротивлениями R81
лR62,
две активные и одну пассивную ветви,

соединенные в узлах а

где р — удельное сопротивление материала, Ом-м,

а — температурный коэффициент сопротивления, °С»1;

— интервал изменения температуры, °С;

/ — длина проводника, м;

5 — поперечное сечение проводника, м2.

Природу активного или омического сопротивления, связан­ного с нагревом материала, по которому протекает ток, объ­ясняют столкновением носителей заряда с узлами кристал­лической решетки этого материала.

Если электрическое сопротивление цепи или его элемента не зависит от величины проходящего тока, то такие цепи или элементы называют линейными.

В противном случае говорят о
нелинейныхцепях.
Проводимость
(активная)
— величина обратная омичес­кому сопротивлению и измеряемая в
сименсах
(См):

В зависимости от величины удельной проводимости или

удельного сопротивления электротехнические материалы делят на проводники и диэлектрики или изоляторы (более подробные сведения в главах 3 и 4).

— это сопротивление эле­мента, связанное с созданием вокруг него переменного или из­меняющегося магнитного поля. Оно зависит от конфигурации и размеров элемента, его магнитных свойств и частоты тока-

— индуктивное сопротивление, Ом;

— угловая частота, рад/с;

— индуктивность элемента цепи, (Гн).

можно определить как меру магнитной инерции элемента в отношении электромагнитного поля. По смыслу индуктивность в электротехнике можно уподобить массе в механике. Например, чем больше индуктивность элемента, тем медленнее и тем большую энергию магнитного поля он за­пасает.

Следует отметить, что индуктивным сопротивлением и, сле­довательно, индуктивностью обладают в разной мере все эле­менты электрической цепи переменного тока: обмотки электри­ческих машин, провода, шины, кабели и т. д. В цепях посто­янного тока индуктивное сопротивление проявляется лишь в переходных
режимах.
Выражения для определения индуктивности элементов раз­личной конфигурации приведены в разделе 1.4.

Индуктивное сопротивление обозначается на электрических схемах:

—- электрическая емкость, Ф.

Емкостное
сопротивление
— это сопротивление элемента, связанное с созданием внутри и вокруг него электрического поля. Оно зависит от материала элемента, его размеров, конфигурации и частоты тока; измеряется в Омах (Ом):

Электрическую
емкость
можно определить как меру инертности элемента электрической цепи по отношению к электромагнитному полю. Электрическое поле между обклад­ками конденсатора создается вследствие разделения зарядов. Разделение зарядов происходит благодаря
токамсмещения,
протекающим в диэлектрике между обкладки конденсатора под воздействием внешнего напряжения. Ток смещения следует понимать как процесс переориентации электрических диполей диэлектрика вдоль электромагнитного поля. Как видно, опреде­ление для тока, предложенное Фарадеем, наиболее привле­кательно для понимания сути токов смещения.

Таким образом, электромагнитная энергия аккумулируется в конденсаторе в виде энергии электрического поля, скон­центрированного в поляризованном диэлектрике между об­кладками конденсатора.

Если напряжение, приложенное к конденсатору, постоянно, то происходит его единичный заряд, после завершения которого ток через конденсатор, уменьшаясь, стремится к нулю. При перемен­ном напряжении происходит периодический перезаряд конденса­тора, поскольку токи смещения изменяют свой знак под воздейст­вием периодически изменяющего свой знак напряжения.

Практически все элементы электрической цепи переменного и постоянного тока в разной мере обладают емкостью. Для линий электропередач учет емкости поводов друг по отноше­нию к другу и по отношению к земле имеет принципиальное значение, поскольку влияет на режим электрических сетей. Например, обычные электрические кабели обладают емкост­ным сопротивлением порядка 10 Ом на 1 км.

На электрических схемах емкостные сопротивления обо­значаются:

Выражения для определения емкости элементов различной конфигурации приведены в разделе 1.4.

и емкостную, См,
← Предыдущая | Следующая → … содержание …

Нелинейные цепи

Нелинейная цепь представляет собой электрическую схему, параметры которой изменяются относительно тока и напряжения. Другими словами, электрическая цепь, в которой параметры схемы (сопротивление, индуктивность, емкость, сигналы, частота и т. д.) не являются постоянными, называется нелинейной цепью.

В нелинейных цепях могут присутствовать такие активные компоненты как диод, транзистор, тиристор, трансформатор и т.п. Ниже показана вольт-амперная характеристика нелинейной цепи с использованием диода.

Расчет нелинейной цепи немного сложнее, чем линейных схем. Линейная цепь может быть рассчитана с помощью простых методов и научного калькулятора. При решении нелинейных схем требуется много данных и информации. Но в наши дни благодаря технологическим изменениям и прогрессу мы можем легко имитировать и анализировать линейные и нелинейные схемы с помощью инструментов моделирования схем, таких как PSpice, MATLAB, Multisim и т. д.

© digitrode.ru

1.3.1. Линейные резисторы постоянного сопротивления

Основным элементом конструкций прово­лочных резисторов является проводящий элемент, состоящий из провода (изолированного или неизолированного), намотанного на изоляционный каркас.

Для обеспечения высоких эксплуатационных параметров проволочного резистора необходимо, чтобы проводящий материал обладал следу­ющими свойствами: высокой стабильностью удельного сопротивления во времени, малым температурным коэффициентом сопротивления, высокой корро­зионной устойчивостью, малой термо-ЭДС, способностью протягиваться в провод диамет­ром в десятые – сотые доли миллиметра. Комплексом перечисленных свойств обладают специальные сплавы на основе никеля, хрома, меди, марганца, а также сплавы на основе благородных металлов. Для изготовления проволочных резисторов используются сплавы никеля с хромом (Х15Н60, Х20Н80 и др.); медно-марганцевые и медно-никелевые сплавы (манганин и константан); палладиево-вольфрамовый сплав (80 % палладия, 20 % вольфрама); серебряно-палладиевый сплав (80 % серебра, 20 % палладия) и др. Более подробно проволочные резисторы описаны в учебной литературе /3/.

К непроволочным резисторам постоянного сопротивления относятся углеродистые, металлопленочные, металлодиэлектрические, металлоокисные, полупроводниковые и пленочные композиционные. Рассмотрим некоторые особенности непроволочных рези­сторов различных типов.

Резистивный элемент таких резисторов представляет со­бой тонкую пленку пиролитического углеро­да (толщиной в десятые доли микрометра), полученного путем разложения углеводородов при высокой температуре в вакууме или в среде инертного газа, и осажденную на изоляционное основание. В качестве ос­нований углеродистых резисторов исполь­зуются керамические стержни или трубки.

Углеродистые резисторы отличаются повышенной стабильностью параметров, низким уровнем шумов, небольшим отри­цательным температурным коэф­фициентом, малой зависимостью сопротив­ления от частоты электрического поля и приложенного напряже­ния. Углеродистые резисторы предназ­начены для работы в импульсных схемах. Полупрецизионные резисторы работают в том же диапазоне темпе­ратур, что и углеродистые резисторы БЛП. Высокочастотные углеродистые резисторы изготовляют в виде трубок, стержней, дисков, пластинок и т.п. Резисторы УНУ (углеродистые незащищенные ультравысокочастотные) рассчитаны на работу при температурах 210 – 400 К.

Резистив­ный элемент металлопленочных резисторов

представляет собой очень тонкую (десятые доли микро­метра) токопроводящую пленку, осажден­ную на изоляционное основание, в качестве которого используют керамику, стекло, сло­истые пластики, ситаллы и другие матери­алы.

Наиболее распространенные постоян­ные металлопленочные резисторы – резисто­ры типа МЛТ – имеют резистивный слой из металлосилициевых сплавов, состоящих из нескольких компонентов. Эти резисторы имеют примерно в 2 – 3 раза меньшие раз­меры, чем углеродистые резисторы типа ВС (в обычном исполнении), имеющие такую же номинальную мощность, обладают боль­шей тепло- и влагостойкостью, более ста­бильны. Недостатком металлопленочных ре­зисторов типа МЛТ является их низкая на­дежность, особенно при импульсной нагрузке, в результате перегрева в местах микронеоднородностей.

Промышленность выпускает ряд метал­лопленочных резисторов: МЛТ – металло­пленочные лакированные теплостойкие, ОМЛТ – особые (с повышенной надеж­ностью) металлопленочные лакированные теплостойкие, МТ – металлопленочные теплостойкие с повышенной механической прочностью, МУН – металлопленочные ультравысокочастотные незащищенные и др.

это резисторы по типу контактолов или керметов различного состава.

. В качестве электропроводящего слоя в них используется окись металла, чаще всего двуокись олова, нанесенная на поверхность керамического стержня. Металлоокисные резисторы отличаются большим постоянством параметров при воздействии переменных факторов внешней среды, по сравнению с металлопленочными.

. Освоение промышленностью монокристаллических по­лупроводн

Определение резистивной составляющей

Электросопротивление материала – это соотношение величины протекающего тока и приложенного к нему напряжения. Для каждого конкретного элемента это соотношение своё. Для обозначения данной физической величины используют букву R. При определении её используют формулу закона Ома для участка цепи:

Из представленного выражения видно, что резистивная составляющая – это отношение потенциала на проводнике к силе тока на нём же. Таким образом, чем выше величина тока, тем слабее резистивная составляющая у проводника, при большем напряжении – большая.

Дополнительная информация. Часто в обиходе говорят, что резистивная величина «мешает» напряжению бесконечно наращивать силу тока.

У любого резистора, выпускаемого в промышленных условиях, существует порядка десяти параметров, на которые необходимо обращать внимание при его выборе. Главный его параметр – сопротивление. Это статическая характеристика для любого проводника, заданная при его производстве. Т.е. при подаче большего потенциала на проводящий элемент изменится только ток, проходящий сквозь него, но не его резистивная составляющая. Т.е. соотношение U/I остаётся неизменным.

От чего зависит сопротивление

От чего зависит индуктивность

Необходимо рассмотреть, от каких факторов зависит электрическое сопротивление проводника. Основных параметров четыре:

Важно! Удельное сопротивление детали – это используемое в физике понятие, показывающее способность элемента задерживать проведение электричества.

Для состыковки детали и ее резистивной составляющей в физической науке введено понятие удельного сопротивления. Этот показатель характеризует величину резистивной составляющей кабеля при единичной длине в 1 метр и единичной площадью 1 м². Детали указанной протяжённости и толщины, произведённые из различного сырья, будут показывать различные значения резистивной величины. Это связано с физическими свойствами металлов. Именно из них в основном изготавливают провода и кабели. У каждого металлического материала своя величина элементов в кристаллической решётке.

Кристаллическая решётка

Самыми безупречно проводящими электричество деталями являются те, у которых значение резистивной составляющей наименьшее. Примером металлов с небольшой указанной величиной являются алюминий и медь. Подавляющее большинство проводов и кабелей для передачи электрической энергии изготавливаются из них. Также из них изготавливают шины в трансформаторных подстанциях и главных распределительных щитах любых зданий. Примером металлов, обладающих большой величиной удельного сопротивления, можно указать железо и всевозможные сплавы. Зачастую резистивную составляющую элемента указывают резистором.

При увеличении длины проводящего материала увеличивается и сопротивление металлического проводника. Это связано с физическими процессами, происходящими в нём при прохождении электрического тока. Суть их такова: электроны движутся по проводящему слою, в котором присутствуют ионы, из которых состоит кристаллическая решётка любого металла. Чем больше длина проводника, тем большее количество мешающих движению электронов присутствует ионов кристаллической решётки. Тем больше они создают препятствия для проведения электричества.

Для возможности наращивания протяжённости проводника производители увеличивают площадь материалов. Это даёт возможность расширить «автостраду» для электрического тока. Т.е. электроны меньше пересекаются с деталями решетки металла. Отсюда следует, что более толстый кабель имеет меньшее сопротивление.

Из всего вышесказанного вытекает формула для определения сопротивления проводника, выраженная через его длину (l), площадь поперечного сечения (S) и удельного сопротивления металла (ρ):

В представленном выражении определения данного параметра отсутствует температура окружающей среды. Однако резистивная величина элемента меняется при достижении определенной температуры. Обычно эта температура составляет 20-25 °С. Поэтому не учитывать температуру окружающей среды при выборе детали нельзя. Это может привести к перегреву проводника и его воспламенению. Для выбора используют специализированные таблицы, значения которых используют в вычислениях.

Обычно увеличение температуры ведёт к увеличению резистивной составляющей металлического элемента. С физической точки зрения это связано с тем, что при увеличении температуры кристаллической решётки ионы в ней выходят из состояния покоя и начинают производить колебательные движения. Данный процесс замедляет электроны, т.к. столкновения между ними происходят чаще.

Шинная сборка

Выбор проводника – это достаточно сложный процесс, который лучше доверить профессионалам. При неправильной оценке всех факторов работы детали можно получить множество негативных последствий, вплоть до пожара. Поэтому понимание, от чего может зависеть сопротивление проводника, должно присутствовать.

Источник