Što se događa kada se otporne trake spoje u seriju?

Bok tamo! Kao dobavljač otpornih traka, u posljednje vrijeme dobivam puno pitanja o tome što se događa kada se otporne trake spoje u seriju. Pa sam mislio sjesti i napisati post na blogu kako bih podijelio neke uvide o ovoj temi.

Prvo, idemo na brzinu proći kroz to što su otporne trake. Otporne trake su u osnovi dugačke, tanke trake vodljivog materijala koje imaju određenu vrijednost otpora. Obično se koriste u različitim električnim primjenama, kao što su grijaći elementi, razdjelnici napona i limitatori struje.

Sada, kada spojite otporne trake u seriju, u biti ih redate jednu za drugom tako da struja mora teći kroz svaku traku redom. Ovo ima nekoliko ključnih učinaka na ukupne električne karakteristike kruga.

1. Ukupni otpor se povećava

Najočitija stvar koja se događa kada spojite otporne trake u seriju je da ukupni otpor kruga raste. To je zato što je ukupni otpor (R_total) serijskog kruga jednostavno zbroj pojedinačnih otpora svake komponente. Dakle, ako imate tri otporne trake s otporima R1, R2 i R3, ukupni otpor bi bio:

R_ukupno = R1 + R2 + R3

Na primjer, recimo da imate tri otporne trake s otporima od 10 ohma, 20 ohma i 30 ohma. Kada ih spojite u seriju, ukupni otpor bi bio:

R_ukupni = 10 + 20 + 30 = 60 ohma

Ovo povećanje otpora može biti korisno u primjenama gdje trebate ograničiti struju koja teče kroz krug. Povećanjem ukupnog otpora možete smanjiti količinu struje koja može proći, što može pomoći u zaštiti osjetljivih komponenti od oštećenja.

2. Struja ostaje ista

Još jedna važna stvar koju treba imati na umu o serijskim krugovima je da je struja koja teče kroz svaku komponentu ista. To je zato što postoji samo jedan put kojim struja teče, pa mora redom proći kroz svaku otpornu traku.

Prema Ohmovom zakonu (V = IR, gdje je V napon, I struja, a R otpor), ako se ukupni otpor kruga poveća, a napon ostane konstantan, struja će se smanjiti. Ali unutar samog serijskog kruga, struja je ista u svakoj točki.

Dakle, ako imate krug s napajanjem od 12 volti i ukupnim otporom od 60 ohma (kao u našem primjeru iznad), struja koja teče kroz krug bila bi:

I = V / R_ukupno = 12 / 60 = 0,2 ampera

I tih 0,2 ampera struje protjecalo bi kroz svaku od tri otporne trake u serijskom krugu.

3. Napon pada na svakoj traci

Budući da je struja ista kroz svaku otpornu traku u serijskom krugu, pad napona na svakoj traci ovisit će o njezinom pojedinačnom otporu. Prema Ohmovom zakonu, pad napona (V_drop) na komponenti jednak je struji koja teče kroz nju pomnoženoj s njezinim otporom (V_drop = I * R).

Dakle, u našem primjeru s tri trake otpora (10 ohma, 20 ohma i 30 ohma) i strujom od 0,2 ampera, padovi napona na svakoj traci bili bi:

• Za traku od 10 ohma: V_drop1 = 0,2 * 10 = 2 volta
• Za traku od 20 ohma: V_drop2 = 0,2 * 20 = 4 volta
• Za traku od 30 ohma: V_drop3 = 0,2 * 30 = 6 volti

Primijetite da je zbroj padova napona na svakoj traci jednak ukupnom naponu napajanja (2 + 4 + 6 = 12 volti). Ovo je poznato kao Kirchhoffov zakon o naponu, koji kaže da zbroj padova napona u zatvorenoj petlji kruga mora biti jednak ukupnom naponu primijenjenom na petlju.

Primjena serijski spojenih otpornih traka

Sada kada znamo što se događa kada se otporne trake spoje u seriju, pogledajmo neke od praktičnih primjena ove konfiguracije.

Grijaći elementi

Jedna uobičajena primjena serijski spojenih otpornih traka je u grijaćim elementima. Serijskim spajanjem više otpornih traka možete povećati ukupni otpor grijaćeg elementa, što zauzvrat povećava količinu proizvedene topline. To je zato što je snaga koju rasipa otpornik (P = I^2 * R) proporcionalna kvadratu struje i otpora. Dakle, povećanjem otpora možete povećati snagu, a time i toplinsku snagu.

Na primjer, u industrijskom sustavu grijanja možete koristiti nekolikoCr20Al5otporne trake povezane u seriju za postizanje željenog učinka grijanja.

Razdjelnici napona

Druga primjena je u razdjelnicima napona. Razdjelnik napona je krug koji dijeli ulazni napon na manje, proporcionalne izlazne napone. Spajanjem otpornih traka u seriju, možete stvoriti krug razdjelnika napona gdje je izlazni napon na svakoj traci djelić ulaznog napona, ovisno o njenom otporu.

Ovo je korisno u primjenama gdje morate osigurati različite razine napona za različite komponente u krugu. Na primjer, u elektroničkom uređaju možete koristiti razdjelnik napona sastavljen od0Cr25Al5 ravna otporna trakakako bi se osigurao niži napon određenoj komponenti.

Ograničivači struje

Kao što je ranije spomenuto, serijski spojene otporne trake također se mogu koristiti kao limitatori struje. Povećanjem ukupnog otpora kruga možete ograničiti količinu struje koja prolazi kroz njega, što može pomoći u zaštiti osjetljivih komponenti od oštećenja uslijed prekomjerne struje.

Na primjer, u krugu napajanja, možete koristiti niz0Cr21Al6Nbotporne trake za ograničavanje struje na sigurnu razinu.

Odabir pravih otpornika za serijsku vezu

Prilikom odabira otpornika za serijsko spajanje morate imati na umu nekoliko stvari.

Vrijednost otpora

Prvo i najvažnije, morate uzeti u obzir vrijednost otpora svake trake. Kao što smo vidjeli, ukupni otpor serijskog kruga je zbroj pojedinačnih otpora, tako da trebate odabrati trake s odgovarajućim vrijednostima otpora kako biste postigli željeni ukupni otpor.

Nazivna snaga

Također morate uzeti u obzir nazivnu snagu svake trake. Nazivna snaga označava maksimalnu količinu snage koju traka može sigurno raspršiti bez pregrijavanja. U serijskom krugu, snaga koju rasipa svaka traka ovisit će o njenom otporu i struji koja teče kroz nju. Dakle, morate biti sigurni da svaka traka ima ocjenu snage koja može podnijeti snagu koju će rasipati u krugu.

Temperaturni koeficijent

Temperaturni koeficijent otpora još je jedan važan čimbenik koji treba uzeti u obzir. Ovaj koeficijent pokazuje kako se otpor trake mijenja s temperaturom. U nekim će vam primjenama možda trebati otporne trake s niskim temperaturnim koeficijentom kako bi se osiguralo da otpor ostaje stabilan u širokom rasponu temperatura.

Zaključak

U zaključku, spajanje otpornih traka u seriju ima nekoliko važnih učinaka na električne karakteristike kruga, uključujući povećanje ukupnog otpora, konstantnu struju kroz krug i padove napona na svakoj traci. Ova konfiguracija ima različite praktične primjene, kao što su grijaći elementi, razdjelnici napona i limitatori struje.

Kao dobavljač otpornih traka, imam širok raspon visokokvalitetnih proizvoda koji će zadovoljiti vaše potrebe. Bilo da tražiteCr20Al5,0Cr25Al5 ravna otporna traka, ili0Cr21Al6Nb, mogu vam pružiti prave otporne trake za vašu primjenu.

Ako želite saznati više o našim otpornim trakama ili imate pitanja o serijskom spajanju, slobodno mi se obratite. Rado ću razgovarati o vašim zahtjevima i pomoći vam pronaći najbolje rješenje za vaš projekt. Započnimo razgovor i vidimo kako zajedno možemo zadovoljiti vaše potrebe za električnom energijom!

Reference

• Serway, RA i Jewett, JW (2018). Fizika za znanstvenike i inženjere s modernom fizikom. Cengage učenje.
• Horowitz, P. i Hill, W. (2015.). Umjetnost elektronike. Cambridge University Press.