Сопромат для чайников: Сопромат для чайников | Сопромат

Содержание

Сопромат для чайников | Сопромат

В данной статье постараюсь простым языком обьяснить основные правила сопромата. Основные виды нагружения изучаемые в курсе сопротивления материалов это: растяжение-сжатие, кручение и изгиб. Все остальные более сложные виды нагружений изучаются на основании правил и законов этих трех простых видов нагружения. Разберем по порядку на простом примере каждый вид нагружения.

Растяжение-сжатие

Данный вид нагружения обычна испытывают стержни симметричного поперечного сечения. Рассмотрим двухступенчатый стержень нагруженный двумя силами. Рассчитаем продольную силу N и построим эпюру. Правило знаков при растижении сжатии звучит следующим образом: если сила сжимает стержень, то продольная сила, нормальное напряжение и перемещения со знаком минус, если сила растягивает стержень, то продольная сила, нормальные напряжения и перемещения со знаком плюс. В нашем случае сила F1 сжимает стержень следовательно продольная сила со знаком минус, сила F2 растягивает следовательно знак плюс.

Рассчитаем продольную силу по участкам, у нас два участка АВ и ВС.  По полученым значениям построим эпюру N.

 

 

 

Следующий вид нагружения - кручение. Данный вид нагружения присутствует во всех валах передающих крутящий момент. При чистом кручении в сечении вала возникает внутренний силовой фактор - крутящий момент. При расчетах валов на кручение важно определить прочность вала, для этого нужно рассчитать касательные напряжения и сравнить с допустимым значением, так же обычно рассчитывается угол закручивания.
 Рассмотрим двухступенчатый брус нагруженный двумя моментами М1 и М2. Рассчитаем и построим эпюру крутящего момента, для этого воспользуемся правилом знаков: если при взгляде с отсеченной стороны момент вращает по часовой стрелке то знак плюс, если против часовой стрелки то знак минус. Найдем крутящий момент по участкам.

Построим эпюру по полученым значениям.

 

Следующий вид нагружения это изгиб. Данная тема очень важная так как очень много расчетов в курсе сопромата приходится на расчет балок и рам, консольных, двухопорных, статически неопределимых и т.д. Рассмотрим консольную балку нагруженную силой F и моментом М. Необходимо рассчитать и построить эпюры поперечных сил и изгибающего момента. Для этого воспользуемся правилом знаков.

 

Помощь студентам в учёбе от Людмилы Фирмаль

Здравствуйте!

Я, Людмила Анатольевна Фирмаль, бывший преподаватель математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института со стажем работы более 17 лет. На данный момент занимаюсь онлайн обучением и помощью по любыми предметам. У меня своя команда грамотных, сильных бывших преподавателей ВУЗов. Мы справимся с любой поставленной перед нами работой технического и гуманитарного плана. И не важно: она по объёму на две формулы или огромная сложно структурированная на 125 страниц! Нам по силам всё, поэтому не стесняйтесь, присылайте.

Срок выполнения разный: возможно онлайн (сразу пишите и сразу помогаю), а если у Вас что-то сложное – то от двух до пяти дней.

Для качественного оформления работы обязательно нужны методические указания и, желательно, лекции. Также я провожу онлайн-занятия и занятия в аудитории для студентов, чтобы дать им более качественные знания.

У меня конфиденциальность и безопасность высокого уровня. Никто не увидит Ваше задание, кроме меня и моих преподавателей, потому что WhatsApp и Gmail — это закрытые от индексирования системы , в отличие от других онлайн-сервисов (бирж и агрегаторов), в которые Вы загружаете своё задание, и поисковые системы Yandex и Google индексируют всё содержимое файлов, и любой пользователь сможет найти историю Вашего заказа, а значит, преподаватели смогут узнать всю историю заказа. Когда Вы заказываете у меня — Вы получаете максимальную конфиденциальность и безопасность.


Моё видео:


Как вы работаете?

Вам нужно написать сообщение в WhatsApp (Контакты ➞ тут) . После этого я оценю Ваш заказ и укажу срок выполнения. Если условия Вас устроят, Вы оплатите, и преподаватель, который ответственен за заказ, начнёт выполнение и в согласованный срок или, возможно, раньше срока Вы получите файл заказа в личные сообщения.

Сколько может стоить заказ?

Стоимость заказа зависит от задания и требований Вашего учебного заведения. На цену влияют: сложность, количество заданий и срок выполнения. Поэтому для оценки стоимости заказа максимально качественно сфотографируйте или пришлите файл задания, при необходимости загружайте поясняющие фотографии лекций, файлы методичек, указывайте свой вариант.

Какой срок выполнения заказа?

Минимальный срок выполнения заказа составляет 2-4 дня, но помните, срочные задания оцениваются дороже.

Как оплатить заказ?

Сначала пришлите задание, я оценю, после вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Какие гарантии и вы исправляете ошибки?

В течение 1 года с момента получения Вами заказа действует гарантия. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.


Качественно сфотографируйте задание, или если у вас файлы, то прикрепите методички, лекции, примеры решения, и в сообщении напишите дополнительные пояснения, для того, чтобы я сразу поняла, что требуется и не уточняла у вас. Присланное качественное задание моментально изучается и оценивается.

Теперь напишите мне в Whatsapp или почту (Контакты ➞ тут) и прикрепите задания, методички и лекции с примерами решения, и укажите сроки выполнения. Я и моя команда изучим внимательно задание и сообщим цену.

Если цена Вас устроит, то я вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Мы приступим к выполнению, соблюдая указанные сроки и требования. 80% заказов сдаются раньше срока.

После выполнения отправлю Вам заказ в чат, если у Вас будут вопросы по заказу – подробно объясню. Гарантия 1 год. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.








Можете смело обращаться к нам, мы вас не подведем. Ошибки бывают у всех, мы готовы дорабатывать бесплатно и в сжатые сроки, а если у вас появятся вопросы, готовы на них ответить.

В заключение хочу сказать: если Вы выберете меня для помощи на учебно-образовательном пути, у вас останутся только приятные впечатления от работы и от полученного результата!

Жду ваших заказов!

С уважением

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности

Помощь студентам в учёбе от Людмилы Фирмаль

Здравствуйте!

Я, Людмила Анатольевна Фирмаль, бывший преподаватель математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института со стажем работы более 17 лет. На данный момент занимаюсь онлайн обучением и помощью по любыми предметам. У меня своя команда грамотных, сильных бывших преподавателей ВУЗов. Мы справимся с любой поставленной перед нами работой технического и гуманитарного плана. И не важно: она по объёму на две формулы или огромная сложно структурированная на 125 страниц! Нам по силам всё, поэтому не стесняйтесь, присылайте.

Срок выполнения разный: возможно онлайн (сразу пишите и сразу помогаю), а если у Вас что-то сложное – то от двух до пяти дней.

Для качественного оформления работы обязательно нужны методические указания и, желательно, лекции. Также я провожу онлайн-занятия и занятия в аудитории для студентов, чтобы дать им более качественные знания.

У меня конфиденциальность и безопасность высокого уровня. Никто не увидит Ваше задание, кроме меня и моих преподавателей, потому что WhatsApp и Gmail — это закрытые от индексирования системы , в отличие от других онлайн-сервисов (бирж и агрегаторов), в которые Вы загружаете своё задание, и поисковые системы Yandex и Google индексируют всё содержимое файлов, и любой пользователь сможет найти историю Вашего заказа, а значит, преподаватели смогут узнать всю историю заказа. Когда Вы заказываете у меня — Вы получаете максимальную конфиденциальность и безопасность.


Моё видео:


Как вы работаете
?

Вам нужно написать сообщение в WhatsApp (Контакты ➞ тут) . После этого я оценю Ваш заказ и укажу срок выполнения. Если условия Вас устроят, Вы оплатите, и преподаватель, который ответственен за заказ, начнёт выполнение и в согласованный срок или, возможно, раньше срока Вы получите файл заказа в личные сообщения.

Сколько может стоить заказ?

Стоимость заказа зависит от задания и требований Вашего учебного заведения. На цену влияют: сложность, количество заданий и срок выполнения. Поэтому для оценки стоимости заказа максимально качественно сфотографируйте или пришлите файл задания, при необходимости загружайте поясняющие фотографии лекций, файлы методичек, указывайте свой вариант.

Какой срок выполнения заказа?

Минимальный срок выполнения заказа составляет 2-4 дня, но помните, срочные задания оцениваются дороже.

Как оплатить заказ?

Сначала пришлите задание, я оценю, после вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Какие гарантии и вы исправляете ошибки?

В течение 1 года с момента получения Вами заказа действует гарантия. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.


Качественно сфотографируйте задание, или если у вас файлы, то прикрепите методички, лекции, примеры решения, и в сообщении напишите дополнительные пояснения, для того, чтобы я сразу поняла, что требуется и не уточняла у вас. Присланное качественное задание моментально изучается и оценивается.

Теперь напишите мне в Whatsapp или почту (Контакты ➞ тут) и прикрепите задания, методички и лекции с примерами решения, и укажите сроки выполнения. Я и моя команда изучим внимательно задание и сообщим цену.

Если цена Вас устроит, то я вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Мы приступим к выполнению, соблюдая указанные сроки и требования. 80% заказов сдаются раньше срока.

После выполнения отправлю Вам заказ в чат, если у Вас будут вопросы по заказу – подробно объясню. Гарантия 1 год. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.








Можете смело обращаться к нам, мы вас не подведем. Ошибки бывают у всех, мы готовы дорабатывать бесплатно и в сжатые сроки, а если у вас появятся вопросы, готовы на них ответить.

В заключение хочу сказать: если Вы выберете меня для помощи на учебно-образовательном пути, у вас останутся только приятные впечатления от работы и от полученного результата!

Жду ваших заказов!

С уважением

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности

Помощь студентам в учёбе от Людмилы Фирмаль

Здравствуйте!

Я, Людмила Анатольевна Фирмаль, бывший преподаватель математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института со стажем работы более 17 лет. На данный момент занимаюсь онлайн обучением и помощью по любыми предметам. У меня своя команда грамотных, сильных бывших преподавателей ВУЗов. Мы справимся с любой поставленной перед нами работой технического и гуманитарного плана. И не важно: она по объёму на две формулы или огромная сложно структурированная на 125 страниц! Нам по силам всё, поэтому не стесняйтесь, присылайте.

Срок выполнения разный: возможно онлайн (сразу пишите и сразу помогаю), а если у Вас что-то сложное – то от двух до пяти дней.

Для качественного оформления работы обязательно нужны методические указания и, желательно, лекции. Также я провожу онлайн-занятия и занятия в аудитории для студентов, чтобы дать им более качественные знания.

У меня конфиденциальность и безопасность высокого уровня. Никто не увидит Ваше задание, кроме меня и моих преподавателей, потому что WhatsApp и Gmail — это закрытые от индексирования системы , в отличие от других онлайн-сервисов (бирж и агрегаторов), в которые Вы загружаете своё задание, и поисковые системы Yandex и Google индексируют всё содержимое файлов, и любой пользователь сможет найти историю Вашего заказа, а значит, преподаватели смогут узнать всю историю заказа. Когда Вы заказываете у меня — Вы получаете максимальную конфиденциальность и безопасность.


Моё видео:


Как вы работаете?

Вам нужно написать сообщение в WhatsApp (Контакты ➞ тут) . После этого я оценю Ваш заказ и укажу срок выполнения. Если условия Вас устроят, Вы оплатите, и преподаватель, который ответственен за заказ, начнёт выполнение и в согласованный срок или, возможно, раньше срока Вы получите файл заказа в личные сообщения.

Сколько может стоить заказ?

Стоимость заказа зависит от задания и требований Вашего учебного заведения. На цену влияют: сложность, количество заданий и срок выполнения. Поэтому для оценки стоимости заказа максимально качественно сфотографируйте или пришлите файл задания, при необходимости загружайте поясняющие фотографии лекций, файлы методичек, указывайте свой вариант.

Какой срок выполнения заказа?

Минимальный срок выполнения заказа составляет 2-4 дня, но помните, срочные задания оцениваются дороже.

Как оплатить заказ?

Сначала пришлите задание, я оценю, после вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Какие гарантии и вы исправляете ошибки?

В течение 1 года с момента получения Вами заказа действует гарантия. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.


Качественно сфотографируйте задание, или если у вас файлы, то прикрепите методички, лекции, примеры решения, и в сообщении напишите дополнительные пояснения, для того, чтобы я сразу поняла, что требуется и не уточняла у вас. Присланное качественное задание моментально изучается и оценивается.

Теперь напишите мне в Whatsapp или почту (Контакты ➞ тут) и прикрепите задания, методички и лекции с примерами решения, и укажите сроки выполнения. Я и моя команда изучим внимательно задание и сообщим цену.

Если цена Вас устроит, то я вышлю Вам форму оплаты, в которой можно оплатить с баланса мобильного телефона, картой Visa и MasterCard, apple pay, google pay.

Мы приступим к выполнению, соблюдая указанные сроки и требования. 80% заказов сдаются раньше срока.

После выполнения отправлю Вам заказ в чат, если у Вас будут вопросы по заказу – подробно объясню. Гарантия 1 год. В течении 1 года я и моя команда исправим любые ошибки в заказе.








Можете смело обращаться к нам, мы вас не подведем. Ошибки бывают у всех, мы готовы дорабатывать бесплатно и в сжатые сроки, а если у вас появятся вопросы, готовы на них ответить.

В заключение хочу сказать: если Вы выберете меня для помощи на учебно-образовательном пути, у вас останутся только приятные впечатления от работы и от полученного результата!

Жду ваших заказов!

С уважением

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности

лекции, примеры решения задач, книги, справочник по сопротивлению материалов

Что такое сопромат?

Сопромат – это фундаментальная дисциплина о надежности, прочности и жесткости конструкций и машин. Если Вы обучаетесь на инженерной специальности, то нельзя обойти стороной дисциплину сопротивление материалов, поскольку сопромат является связующим звеном между фундаментальными дисциплинами, которые изучают в техническом ВУЗе первые два года, и специальными, связанными с профессией будущего специалиста, поскольку, игнорируя фактор надежности – предмет изучения сопромата, создание новой техники невозможно.

Несмотря на появление современных производительных компьютеров, прецизионных станков, роль изучения "сопротивления материалов" только возросла, поскольку создание новой техники определяется не только скоростью вычислений, но в большей степени творческим потенциалом человека и знаниями, значительная доля которых должна принадлежать сопромату.

Зачем нужен сопромат?

Сопротивление материалов дает представление о процессах, происходящих внутри материала конструкции при испытании им нагрузки, значительная часть которых в сопромате существует в виде гипотез и допущений. Однако это не мешает производить вычисления с инженерной точностью и прогнозировать, выдержит ли материал нагрузку во время эксплуатации. Понимание этих процессов определяет Ваш профессиональный уровень. Обладая знанием сопромата, вы повысите эффективность вашей работы, и если даже вы не будете знать, пригодятся ли ваши наработки, вы будете знать, для чего производите расчет и станете уверенным в том, что конструкция не развалится в течение эксплуатационного периода.

Сопромат и профессия инженера

Сопромат, в отличие от фундаментальных дисциплин (математики, физики, теоретической механики и др.) требует в большей степени не умение использовать сложные расчеты, а творческий, инженерный подход к решению задачи сопротивления материалов, который заключается в умении выбирать достаточную, целесообразную точность, обеспечивающую сочетание надежности конструкции, простоты технологии изготовления и экономичности. Если вы обучаетесь на инженерной специальности, то должны понимать, что инженер должен не только уметь производить вычисления (компьютер справится с этой задачей быстро, точно и без ошибок), а уметь находить наилучшее решение производственной задачи, характеризуемой экономичностью, простотой, технологичностью и надежностью, а хорошей базой является сопромат.

Почему sopromato.ru – лучший сайт о сопромате?

sopromato.ru не перегружен лишней информацией, содержит только важные сведения по сопромату, имеет удобную навигацию, содержит много справочной информации, полезной студентам технических ВУЗов:

Кто ищет, тот всегда находит, а sopromato.ru поможет получить быстрый результат и оказать помощь тем, кто изучает сопромат

Сопромат для чайников - основы, формулы и задачи

Многочисленные учебники «Cопромат для чайников» создают для развенчания мифа о непостижимой сложности дисциплины. Этой наукой пугают на первых курсах вузов. Для начала расшифруем грозный термин «сопротивление материалов».

На деле – проста и решение почти не выходит за рамки школьной задачи о растяжении и сжатии пружины. Другое дело – найти слабое звено конструкции и свести расчет к несложной постановке. Так что не стоит зевать на лекциях по основам механики. При подготовке к урокам можно пользоваться решениями онлайн, но на экзаменах помогут только свои знания.

Что такое сопромат

Это методика расчета деталей, конструкций на способность выдерживать нагрузки в требуемой степени. Или хотя бы для предсказания последствий. Не более, хотя почему-то относят руководство к наукам.

Этой «наукой» прекрасно владели древнегреческие и древнеримские инженеры, сооружавшие сложнейшие механизмы. Понятия не имея о структуре, уравнении состояния вещества и прочих теориях, египтяне строили исполинские плотины и пирамиды.

Основные задачи по сопротивлению материалов

Задача следует напрямую из определения. А вот каковы критерии упомянутого слова «выдерживать»? Неясно, что скрывается под «материалом» и как реальные вещи схематизировать.

Требования

Перечислены далеко не все, но для статики и базовой программы хватит:

  • Прочность – способность образца воспринимать внешние силы без разрушения. Слегка мнущаяся под весом оборудования подставка никого не интересует. Основную-то функцию она выполняет.

  • Жесткость – свойство воспринимать нагрузку без существенного нарушения геометрии. Гнущийся под силой резания инструмент даст дополнительную погрешность обработки. К ошибке приведет деформация станины агрегата.

  • Устойчивость – способность конструкции сохранять стабильность равновесия. Поясним на примере: стержень находится под грузом, будучи прямым – выдерживает, а чуть изогнется – характер напряжения изменится, груз рухнет.

  • Материал и силы

    Как всякая методика, сопромат принимает массу упрощений и прямо неверных допущений:

    • материал однороден, среда сплошная. Внутренние особенности в расчет не берутся;

    • свойства не зависят от направления;

    • образец восстанавливает начальные параметры при снятии нагрузки;

    • поперечные сечения не меняются при деформации;

    • в удаленных от места нагрузки местах усилие распределяется равно по сечению;

    • результат воздействия нагрузок равен сумме последствий от каждой;

    • деформации не влияют на точки приложения сил;

    • отсутствуют изначальные внутренние напряжения.

    Схемы

    Служат для создания возможности расчета реальных конструкций:

    • тело – объект с практически одинаковыми «длина х ширина х высота»;

    • брус (балка, стержень, вал) – характеризуется значительной длиной.

    На рисунке показаны опоры с воспринимаемыми реакциями (обозначены красным цветом):

    Рис. 1. Опоры с воспринимаемыми реакциями:

    а) шарнирно-подвижная;

    б) шарнирно-неподвижная;

    в) жесткая заделка (защемление).

    Силы в сопромате

    Приложенные извне, уравновешиваются возникающими изнутри. Напомним, рассматривается статическая ситуация. Материал «сопротивляется».

    Разделим нагруженное тело виртуальным сечением P (см. рис. 2).

    Рис. 2

    Заменим хаос равнодействующей R и моментом M (см. рис. 3):

    Рис. 3

    Распределив по осям, получим картину нагрузки сечения (см. рис. 4):

    Рис. 4

    Нагрузки и деформации, изучаемые в сопромате

    Изучим несколько принятых терминов.

    Напряжения

    В теле приложенные силы распределяются по сечению. Нагружен каждый элементарный «кусочек». Разложим силы:

    Элементарные усилия таковы:

    • σ – «сигма», нормальное напряжение. Перпендикулярно сечению. Характерно для сжатия / растяжения;

    • τ – «тау», касательное напряжение. Параллельно сечению. Появляется при кручении;

    • p – полное напряжение.

    Просуммировав элементы, получим:

    Здесь:

    В принятой в России системе СИ сила измеряется в ньютонах (Н). Напряжения – в паскалях (Па). Длины в метрах (м).

    Деформации

    Различают деформацию упругую (с индексом «e») и пластическую (с индексом «p»). Первая исчезает по снятии растягивающей / сжимающей силы, вторая – нет.  

    Полная деформация будет равна:

    Деформация относительная обозначается «ε» и рассчитывается так:

    Под «сдвигом» понимается смещение параллельных слоев. Рассмотрим рисунок:

    Здесь γ – относительный сдвиг.

    Виды нагрузки

    Перечислены основные.

  • Растяжение и сжатие – нагрузка нормальной силой (по оси стержня).

  • Кручение – действует момент. Обычно рассчитываются передающие усилия валы.

  • Изгиб – воздействие направлено на искривление.

  • Основные формулы

    Базовый принцип сопромата единственный. В упомянутой задаче о пружине применим закон Гука:

    E – модуль упругости (Юнга). Величина зависит от используемого материала. Для стали полагают равным 200 х 106 Па.

    Сопротивление материала прямо пропорционально деформации:

    Закон верен не всегда и не для всех материалов. Как уже упоминалось, принимается как одно из допущений.

    Реальная диаграмма

    Растяжение стержня из низкоуглеродистой стали выглядит следующим образом:

    Принимаемые схемы:

    График (б) относится к большей части конструкционных материалов: подкаленные стали, сплавы цветных металлов, пластики.

    Расчеты обычно ведут по σт (а) и σ0.2 (б). С незначительными пластическими деформациями конструкции или без таковых.

    Пример решения задачи

    Какой груз допустимо подвесить на пруток из стали 45 Ø10 мм?

    Решение.

    σ0,2 для стали 45 равна 245 МПа (из ГОСТ).

    Площадь сечения прутка:

    Допустимая сила тяжести:

    Для получения веса следует разделить на ускорение свободного падения g:

    Ответ: необходимо подвесить груз массой 1950 кг.

    Как найти опасное сечение

    Наиболее простой способ – построение эпюры. На закрепленную балку действуют точечные и распределенные силы. Считаем на характерных участках, начиная с незакрепленного конца. 

    Усилие положительно, если направлено на растяжение.

    На схеме показано, что:

     

    Зачем и кому нужен сопромат

    Даже не имеющий отношения к прочностным расчетам инженер-универсал должен иметь понятие о приблизительных (на 10-20%) значениях. Знать конструкционные материалы, представлять свойства. Чувствовать заранее слабые места агрегатов.

    Совершенно необходим разработчикам различных конструкций, машиностроительных изделий. Будущим архитекторам в вузах преподается в виде предмета «Строительная механика».

    Методика помогает на стадии проектирования обеспечивать необходимый запас прочности изделий. Стойкость к постоянным и динамичным нагрузкам. Это сберегает массу времени и затрат в дальнейших изготовлении, испытании и эксплуатации изделия. Обеспечивает надежность и долговечность.

    Предыдущая

    МатериаловедениеПостроение эпюр продольных сил - формулы, условия и примеры решения задач

    Следующая

    МатериаловедениеРаспределенная нагрузка на балку - формулы, условия и примеры расчета

    Сопромат для чайников — Travel Russian News

    Все, кто обучаются на инженерных специальностях, обязательно изучают такую дисциплину, как сопротивление материалов. Она рассматривает надежность, прочность, жесткость конструкций и машин. Изучение сопротивления материалов входит в общетехническую подготовку для всех будущих инженеров. Обычно данная дисциплина проходится на втором курсе любого технического вуза. Углубленным ее изучением занимаются те, кто осваивает строительные и машиностроительные специальности.

    Сопромат является довольно сложной дисциплиной. При ее освоении решается большое количество задач, выполняются расчетно-графические работы. Для того чтобы успешно справляться с заданиями, необходимо предварительно освоить теоретический курс. Студентам, которые испытывают затруднения с решением задач по сопромату, стоит прибегнуть к помощи специальных ресурсов в интернете. Одним из них является сайт Людмилы Фирмаль, написать можно в whatsapp (9219603113.com/sopromat-reshenie-zadach).

    На данном сайте желающие могут ознакомиться с кратким и полным курсом лекций. В них представлены определения, формулы, примеры решения различной сложности задач. Открыв соответствующую страницу, обучающийся человек сможет получить общее понятие о предмете сопротивление материалов, изучить данную дисциплину в рамках краткого или полного курса. Все лекции сопровождаются решениями различных задач. Пользователям предоставляется возможность задавать вопросы через воцап.

    Людмила Анатольевна уже свыше 17 лет занимается помощью студентам в освоении сложных дисциплин. В команде с ней трудятся бывшие преподаватели учебных заведений. Они отлично справляются с работами и технического, и гуманитарного характера любой сложности. Ими успешно выполняются работы любого объема. Срок выполнения зависит от сложности поставленного задания и его размеров. Работы отличаются качественным оформлением. Возможно решение вопросов сразу в режиме онлайн.

    Для оформления заказа необходимо сначала написать на whatsapp. Нужно отправить задание с методичкой. После внимательного изучения задания командой исполнителей, указывается цена с учетом сроков выполнения. Далее клиенту следует оплатить заказ одним из удобных для него способов. После этого специалисты приступают к выполнению задания и отправляют выполненную работу в оговоренный срок. Доработки осуществляются бесплатно.

    Что такое сопротивление? | Fluke

    Сопротивление - это мера сопротивления току в электрической цепи.

    Сопротивление измеряется в омах и обозначается греческой буквой омега (Ом). Ом назван в честь Георга Симона Ома (1784-1854), немецкого физика, изучавшего взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Ему приписывают формулировку закона Ома.

    Все материалы в некоторой степени сопротивляются току. Они попадают в одну из двух широких категорий:

    • Проводники: Материалы с очень низким сопротивлением, в которых электроны могут легко перемещаться.Примеры: серебро, медь, золото и алюминий.
    • Изоляторы: Материалы, обладающие высоким сопротивлением и ограничивающие поток электронов. Примеры: резина, бумага, стекло, дерево и пластик.
    Золотая проволока служит отличным проводником.

    Измерения сопротивления обычно проводятся для определения состояния компонента или цепи.

    • Чем выше сопротивление, тем меньше ток. Если он слишком высокий, одной из возможных причин (среди многих) может быть повреждение проводов из-за горения или коррозии.Все проводники выделяют определенное количество тепла, поэтому перегрев часто связан с сопротивлением.
    • Чем меньше сопротивление, тем больше ток. Возможные причины: повреждение изоляторов из-за влаги или перегрева.

    Многие компоненты, такие как нагревательные элементы и резисторы, имеют фиксированное значение сопротивления. Эти значения часто печатаются на паспортных табличках компонентов или в руководствах для справки.

    Когда указывается допуск, измеренное значение сопротивления должно находиться в пределах указанного диапазона сопротивления.Любое значительное изменение значения фиксированного сопротивления обычно указывает на проблему.

    «Сопротивление» может звучать отрицательно, но в электричестве его можно использовать с пользой.

    Примеры: Ток должен с трудом проходить через маленькие катушки тостера, достаточный для выделения тепла, которое подрумянивает хлеб. Лампы накаливания старого образца заставляют ток течь через такие тонкие нити, что возникает свет.

    Невозможно измерить сопротивление в рабочей цепи. Соответственно, специалисты по поиску и устранению неисправностей часто определяют сопротивление, измеряя напряжение и ток и применяя закон Ома:

    E = I x R

    То есть, вольт = амперы x Ом.R означает сопротивление в этой формуле. Если сопротивление неизвестно, формулу можно преобразовать в R = E / I (Ом = вольт, деленный на амперы).

    Примеры: В цепи электрического нагревателя, как показано на двух рисунках ниже, сопротивление определяется путем измерения напряжения и тока цепи с последующим применением закона Ома.

    Пример нормального сопротивления цепи Пример повышенного сопротивления цепи

    В первом примере полное нормальное сопротивление цепи, известное опорное значение, составляет 60 Ом (240 ÷ 4 = 60 Ом). Сопротивление 60 Ом может помочь определить состояние цепи.

    Во втором примере, если ток в цепи составляет 3 А вместо 4, сопротивление цепи увеличилось с 60 Ом до 80 Ом (240 ÷ 3 = 80 Ом). Увеличение общего сопротивления на 20 Ом может быть вызвано неплотным или грязным соединением или обрывом катушки. Секции с разомкнутой катушкой увеличивают общее сопротивление цепи, что снижает ток.

    Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

    Что такое сопротивление - Основные понятия »Электроника

    Электрическое сопротивление является одним из ключевых атрибутов электрической цепи - оно определяет ток, протекающий при заданном напряжении.


    Resistance Tutorial:
    Что такое сопротивление Закон Ома Омические и неомические проводники Сопротивление лампы накаливания Удельное сопротивление Таблица удельного сопротивления для распространенных материалов Температурный коэффициент сопротивления Электрическая проводимость Последовательные и параллельные резисторы Таблица параллельных резисторов


    Есть три основных измерения, которые могут быть выполнены в электрической цепи. Первые два - напряжение и ток, а третье - сопротивление.

    Поскольку электрическое сопротивление является основным понятием в электрических и электронных цепях, необходимо ответить на несколько вопросов: что такое сопротивление, что такое резисторы и как сопротивление влияет на цепи.

    Подборка резисторов с постоянными выводами

    Что такое сопротивление?

    Прежде чем посмотреть, что такое сопротивление, необходимо немного понять, что такое ток и что это такое. По сути, ток в материале состоит из движения электронов в одном направлении.Во многих материалах есть свободные электроны, беспорядочно перемещающиеся внутри структуры. Хотя они перемещаются случайным образом, текущего потока нет, потому что число, движущееся в одном направлении, будет равно количеству, движущемуся в другом. Только когда потенциал вызывает дрейф в определенном направлении, можно сказать, что ток течет.

    Что такое сопротивление

    Сопротивление - это препятствие для потока электронов в материале. В то время как разность потенциалов в проводнике способствует потоку электронов, сопротивление препятствует этому.Скорость прохождения заряда между двумя терминалами является комбинацией этих двух факторов.

    Если в цепь помещены два разных проводника, то обнаруженное количество тока, протекающего в каждом из них, может быть неодинаковым. На это есть ряд причин:

    1. Во-первых, это легкость, с которой электроны могут перемещаться внутри структуры материала. Если электроны прочно связаны с кристаллической решеткой, их будет нелегко вытащить, так что электроны могут дрейфовать в определенном направлении.В других материалах очень много свободных электронов, беспорядочно дрейфующих по решетке. Именно эти материалы позволяют легче течь току.
    2. Еще одним фактором, влияющим на электрическое сопротивление предмета, является его длина. Чем короче материал, тем ниже его общее сопротивление.
    3. Третье - это площадь поперечного сечения. Чем шире площадь поперечного сечения, тем меньше сопротивление, так как больше площади, через которую может протекать ток.

    В большинстве случаев требуется, чтобы проводники пропускали ток с минимально возможным сопротивлением.В результате медь получила широкое распространение, поскольку в ее структуре легко протекает ток. Кроме того, его площадь поперечного сечения сделана достаточно широкой, чтобы пропускать ток без чрезмерного сопротивления.

    В некоторых случаях необходимы элементы, препятствующие прохождению тока. Эти элементы называются резисторами, и они сделаны из материалов, которые не проводят электричество, а также из таких материалов, как медь или другие металлы.

    Аналогия сопротивления

    Понятие сопротивления не всегда легко понять, потому что невозможно визуально увидеть задействованные величины: напряжение, ток и сопротивление сами по себе являются довольно невидимыми величинами для невооруженного глаза, хотя они могут быть обнаружены и измерены различными способами. способами.

    Одна аналогия, которая помогает ввести понятие сопротивления, - это резервуар для воды с трубой, ведущей от него вниз. Хотя мы не хотим заходить слишком далеко в этой аналогии, она помогает объяснить основную концепцию.

    Аналогия с резервуаром для воды и трубой для иллюстрации концепции сопротивления

    В этой аналогии давление воды, вызванное, но высота воды аналогична напряжению, поток воды аналогичен току, а ограничение воды поток, вызываемый трубой, аналогичен сопротивлению.

    Добавление крана уменьшает поток воды, и это аналогично увеличению сопротивления.

    Можно видеть, что если труба была сужена или добавлен кран, поток воды будет еще больше ограничен, и будет течь меньше воды. Это было бы аналогично увеличению сопротивления в электрической цепи, и это уменьшило бы ток.

    Простая схема, показывающая напряжение и сопротивление

    В простой схеме, состоящей из батареи или источника напряжения и резистора, если предположить, что соединительные провода не имеют сопротивления, то чем выше сопротивление, тем меньше будет протекать ток.

    Кран в аналоге водяной системы соответствует изменению сопротивления резистора. Когда ответвление выключено, это эквивалентно выключению любого тока, протекающего в электрическую цепь.

    Соотношение между сопротивлением, напряжением и током

    Из аналогии с системой резервуаров для воды можно представить, что увеличение напряжения в электрической цепи увеличивает уровень протекающего тока.

    Аналогичным образом уменьшение сопротивления также увеличивает уровень тока.

    На самом деле существует взаимосвязь между напряжением, сопротивлением и током. Зная две переменные, можно вычислить третью.

    Связь между сопротивлением, напряжением и током известна как закон Ома и является одним из фундаментальных соотношений в электротехнике и электронике.


    Обозначение сопротивления

    Как уже упоминалось, основной единицей электрического сопротивления является Ом. Это часто обозначается греческим символом Ω.

    В дополнение к этому к базовой единице можно добавить множители. Это связано с тем, что диапазон значений электрического сопротивления может охватывать многие десятилетия, и необходимо иметь простую запись, которая не полагается на подсчет количества нулей в числе, поскольку это легко может привести к ошибкам.

    Множитель Значение Имя
    R шт. Ом, Ом
    к тыс. кОм, кОм
    M миллионов МОм, МОм

    Иногда встречаются сопротивления менее одного ома, они измеряются в миллиомах (м) тысячных долях ома.

    Обычно, когда сопротивления указываются на электронной схеме, они обозначаются как 10R для резистора на десять Ом, 10 кОм для резистора на десять тысяч Ом и 10 МОм для резистора на десять МОм. Причина этого в том, что греческая буква омега не так проста в использовании, как префиксы R, k и M.

    Что такое резисторы?

    Для ограничения тока в конкретной цепи может использоваться компонент, известный как резистор. Резисторы бывают самых разных форм: от крупных проводных компонентов или даже с использованием клемм до очень маленьких компонентов для поверхностного монтажа, используемых сегодня во многих электронных схемах.

    Резисторы

    могут быть изготовлены из различных материалов, включая углерод, оксид металла, металлическую пленку, резистивный провод и тому подобное. Резисторы могут быть разных форматов - разные типы резисторов имеют немного разные характеристики, а это означает, что они могут использоваться в разных схемах.

    Выбор правильного типа резистора может помочь схеме работать так, как она задумана. Хотя резистор с сопротивлением 10 кОм будет иметь одинаковое сопротивление независимо от того, из чего он сделан, такие характеристики, как температурная стабильность, шум, долговременная стабильность, паразитная индуктивность и тому подобное, могут быть разными для разных типов, и это может повлиять на производительность в некоторых схемах. .

    Примечание по резисторам и типам резисторов:
    Резисторы

    используются в электрических и электронных схемах для различных целей, но в каждом случае они препятствуют прохождению тока. Существует много различных типов резисторов - их параметры означают, что некоторые типы более подходят для конкретных приложений, чем другие.

    Подробнее о Резисторы и типы резисторов

    Сводка сопротивления

    При работе с любыми электрическими и электронными цепями необходимо знать, что такое сопротивление и как сопротивление влияет на цепь.Ввиду важности сопротивления в схемах широко используются резисторы, возможно, наиболее часто используемые компоненты в электронных схемах. Эти компоненты очень просты в использовании, и связанные с ними вычисления обычно просты.

    Другие основные концепции электроники:
    Напряжение Текущий Мощность Сопротивление Емкость Индуктивность Трансформеры Децибел, дБ Законы Кирхгофа Q, добротность Радиочастотный шум
    Вернуться в меню «Основные понятия электроники».. .

    Учебное пособие по физике: электрическое сопротивление

    Электрон, движущийся по проводам и нагрузкам внешней цепи, встречает сопротивление. Сопротивление является препятствием для прохождения заряда. Для электрона путешествие от терминала к терминалу не является прямым маршрутом. Скорее, это зигзагообразный путь, который возникает в результате бесчисленных столкновений с неподвижными атомами в проводящем материале. Электроны сталкиваются с сопротивлением - препятствием для их движения.В то время как разность электрических потенциалов, установленная между двумя выводами , способствует перемещению заряда , а препятствует этому движению заряда. Скорость, с которой заряд проходит от терминала к терминалу, является результатом совместного действия этих двух величин.

    Переменные, влияющие на электрическое сопротивление

    Поток заряда по проводам часто сравнивают с потоком воды по трубам.Сопротивление потоку заряда в электрической цепи аналогично эффектам трения между водой и поверхностями трубы, а также сопротивлению, создаваемому препятствиями на ее пути. Именно это сопротивление препятствует потоку воды и снижает как ее расход, так и скорость ее дрейфа . Подобно сопротивлению потоку воды, общее сопротивление потоку заряда в проводе электрической цепи зависит от некоторых четко идентифицируемых переменных.

    Во-первых, общая длина проводов влияет на величину сопротивления.Чем длиннее провод, тем большее сопротивление будет. Существует прямая зависимость между величиной сопротивления, с которым сталкивается заряд, и длиной провода, который он должен пройти. В конце концов, если сопротивление возникает в результате столкновений между носителями заряда и атомами провода, то, вероятно, столкновений будет больше в более длинном проводе. Больше столкновений означает большее сопротивление.

    Во-вторых, на величину сопротивления влияет площадь поперечного сечения проводов.Более широкие провода имеют большую площадь поперечного сечения. Вода будет течь по более широкой трубе с большей скоростью, чем по узкой. Это можно объяснить меньшим сопротивлением, которое присутствует в более широкой трубе. Таким же образом, чем шире провод, тем меньше будет сопротивление прохождению электрического заряда. Когда все другие переменные одинаковы, заряд будет течь с большей скоростью через более широкие провода с большей площадью поперечного сечения, чем через более тонкие провода.

    Третья переменная, которая, как известно, влияет на сопротивление потоку заряда, - это материал, из которого сделан провод. Не все материалы одинаковы с точки зрения их проводящей способности. Некоторые материалы являются лучшими проводниками, чем другие, и обладают меньшим сопротивлением потоку заряда. Серебро - один из лучших проводников, но никогда не используется в проводах бытовых цепей из-за своей стоимости. Медь и алюминий являются одними из наименее дорогих материалов с подходящей проводящей способностью, позволяющей использовать их в проводах бытовых цепей.На проводящую способность материала часто указывает его удельное сопротивление . Удельное сопротивление материала зависит от электронной структуры материала и его температуры. Для большинства (но не для всех) материалов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. В таблице ниже приведены значения удельного сопротивления для различных материалов при температуре 20 градусов Цельсия.

    Материал

    Удельное сопротивление (Ом • метр)

    Серебро

    1.59 х 10 -8

    Медь

    1,7 х 10 -8

    Золото

    2,2 х 10 -8

    Алюминий

    2,8 х 10 -8

    Вольфрам

    5.6 х 10 -8

    Утюг

    10 х 10 -8

    Платина

    11 х 10 -8

    Свинец

    22 х 10 -8

    Нихром

    150 х 10 -8

    Углерод

    3. 5 х 10 -5

    Полистирол

    10 7 - 10 11

    Полиэтилен

    10 8 - 10 9

    Стекло

    10 10 - 10 14

    Твердая резина

    10 13

    Как видно из таблицы, существует широкий диапазон значений удельного сопротивления для различных материалов.Материалы с более низким сопротивлением обладают меньшим сопротивлением потоку заряда; они лучшие дирижеры. Материалы, показанные в последних четырех строках вышеприведенной таблицы, обладают таким высоким удельным сопротивлением, что их даже нельзя рассматривать как проводники.

    Посмотри! Используйте виджет Resistivity of a Material , чтобы найти удельное сопротивление данного материала. Введите название материала и нажмите кнопку Submit , чтобы узнать его удельное сопротивление.

    Математическая природа сопротивления

    Сопротивление - это числовая величина, которую можно измерить и выразить математически. Стандартной метрической единицей измерения сопротивления является ом, представленный греческой буквой омега -. Электрическое устройство с сопротивлением 5 Ом будет представлено как R = 5 . Уравнение, представляющее зависимость сопротивления ( R ) проводника цилиндрической формы (например,, провод) от влияющих на него переменных равно

    , где L представляет длину провода (в метрах), A представляет площадь поперечного сечения провода (в метрах 2 ) и представляет удельное сопротивление материала (в Ом • метр). В соответствии с вышеизложенным, это уравнение показывает, что сопротивление провода прямо пропорционально длине провода и обратно пропорционально площади поперечного сечения провода. Как показано в уравнении, знание длины, площади поперечного сечения и материала, из которого изготовлен провод (и, следовательно, его удельного сопротивления), позволяет определить сопротивление провода.

    Расследовать!

    Резисторы - один из наиболее распространенных компонентов в электрических цепях. На большинстве резисторов нанесены цветные полосы или полосы. Цвета отображают информацию о значении сопротивления.Возможно, вы работаете в лаборатории и вам нужно знать сопротивление резистора, используемого в лаборатории. Используйте виджет ниже, чтобы определить значение сопротивления по цветным полосам.

    Проверьте свое понимание

    1. В бытовых цепях часто используются провода двух разной ширины: 12-го и 14-го калибра. Проволока 12-го калибра имеет диаметр 1/12 дюйма, а проволока 14-го калибра - 1/14 дюйма.Таким образом, провод 12-го калибра имеет более широкое сечение, чем провод 14-го калибра. Цепь на 20 А, используемая для настенных розеток, должна быть подключена с использованием провода 12-го калибра, а цепь на 15 А, используемая для цепей освещения и вентиляторов, должна быть подключена с помощью провода 14-го калибра. Объясните физику, лежащую в основе такого электрического кода.


    2. Основываясь на информации, изложенной в предыдущем вопросе, объясните риск, связанный с использованием провода 14-го калибра в цепи, которая будет использоваться для питания 16-амперной пилы.


    3. Определите сопротивление медного провода 12 калибра длиной 1 милю. Дано: 1 миля = 1609 метров и диаметр = 0,2117 см.


    4. Два провода - A и B - круглого сечения имеют одинаковую длину и изготовлены из одного материала. Тем не менее, сопротивление провода A в четыре раза больше, чем у провода B.Во сколько раз диаметр проволоки B больше диаметра проволоки A?

    Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

    Добавлено в избранное Любимый 115

    Основы электроэнергетики

    Приступая к изучению мира электричества и электроники, важно начать с понимания основ напряжения, тока и сопротивления. Это три основных строительных блока, необходимых для управления электричеством и его использования. Сначала эти концепции могут быть трудными для понимания, потому что мы не можем их «видеть». Невооруженным глазом нельзя увидеть энергию, текущую по проводу, или напряжение батареи, стоящей на столе. Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле не является обменом энергии, происходящим от облаков к Земле, а является реакцией в воздухе на энергию, проходящую через него. Чтобы обнаружить эту передачу энергии, мы должны использовать измерительные инструменты, такие как мультиметры, анализаторы спектра и осциллографы, чтобы визуализировать, что происходит с зарядом в системе.Однако не бойтесь, это руководство даст вам общее представление о напряжении, токе и сопротивлении, а также о том, как они соотносятся друг с другом.

    Георг Ом

    Рассмотрено в этом учебном пособии

    • Как электрический заряд соотносится с напряжением, током и сопротивлением.
    • Что такое напряжение, сила тока и сопротивление.
    • Что такое закон Ома и как его использовать для понимания электричества.
    • Простой эксперимент для демонстрации этих концепций.

    Рекомендуемая литература

    и nbsp

    и nbsp

    Электрический заряд

    Электричество - это движение электронов. Электроны создают заряд, который мы можем использовать для работы. Ваша лампочка, стереосистема, телефон и т. Д. - все используют движение электронов для выполнения работы. Все они работают, используя один и тот же основной источник энергии: движение электронов.

    Три основных принципа этого урока можно объяснить с помощью электронов или, более конкретно, заряда, который они создают:

    • Напряжение - это разница в заряде между двумя точками.
    • Текущий - это скорость, с которой происходит начисление.
    • Сопротивление - это способность материала сопротивляться прохождению заряда (тока).

    Итак, когда мы говорим об этих значениях, мы на самом деле описываем движение заряда и, следовательно, поведение электронов. Цепь - это замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты схемы позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для работы.

    Георг Ом был баварским ученым, изучавшим электричество.Ом начинается с описания единицы сопротивления, которая определяется током и напряжением. Итак, начнем с напряжения и продолжим.

    Напряжение

    Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка заряжена больше, чем другая. Эта разница в заряде между двумя точками называется напряжением. Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой разность потенциальной энергии между двумя точками, которая будет передавать один джоуль энергии на каждый кулон заряда, проходящего через нее (не паникуйте, если это не имеет смысла, все будет объяснено). Единица «вольт» названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. Напряжение представлено в уравнениях и схемах буквой «V».

    При описании напряжения, тока и сопротивления часто используется аналогия с резервуаром для воды. По этой аналогии заряд представлен количеством воды , напряжение представлено давлением воды , а ток представлен потоком воды . Итак, для этой аналогии запомните:

    • Вода = Заряд
    • Давление = Напряжение
    • Расход = Текущий

    Рассмотрим резервуар для воды на определенной высоте над землей.Внизу этого бака есть шланг.

    Давление на конце шланга может представлять напряжение. Вода в баке представляет собой заряд. Чем больше воды в баке, тем выше заряд, тем больше давление измеряется на конце шланга.

    Мы можем рассматривать этот резервуар как батарею, место, где мы накапливаем определенное количество энергии, а затем высвобождаем ее. Если мы сливаем из нашего бака определенное количество жидкости, давление, создаваемое на конце шланга, падает. Мы можем думать об этом как об уменьшении напряжения, например, когда фонарик становится тусклее из-за разряда батарей.Также уменьшается количество воды, протекающей через шланг. Меньшее давление означает, что течет меньше воды, что приводит нас к течению.

    Текущий

    Мы можем представить себе количество воды, протекающей по шлангу из бака, как ток. Чем выше давление, тем выше расход, и наоборот. С водой мы бы измерили объем воды, протекающей через шланг за определенный период времени.18 электронов (1 кулон) в секунду проходят через точку в цепи. Ампер в уравнениях обозначается буквой «I».

    Предположим теперь, что у нас есть два резервуара, каждый со шлангом, идущим снизу. В каждом резервуаре одинаковое количество воды, но шланг одного резервуара уже, чем шланг другого.

    Мы измеряем одинаковое давление на конце любого шланга, но когда вода начинает течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше, чем расход воды в баке с более узким шлангом. более широкий шланг.С точки зрения электричества, ток через более узкий шланг меньше, чем ток через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (заряд) в резервуаре с помощью более узкого шланга.

    Это увеличивает давление (напряжение) на конце более узкого шланга, проталкивая больше воды через резервуар. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.

    Теперь мы начинаем видеть взаимосвязь между напряжением и током.Но здесь следует учитывать третий фактор: ширину шланга. В этой аналогии ширина шланга - это сопротивление. Это означает, что нам нужно добавить еще один термин в нашу модель:

    .
    • Вода = заряд (измеряется в кулонах)
    • Давление = напряжение (измеряется в вольтах)
    • Расход = ток (измеряется в амперах, или, для краткости, «амперах»)
    • Ширина шланга = сопротивление

    Сопротивление

    Рассмотрим еще раз наши два резервуара для воды, один с узкой трубой, а другой с широкой трубой.

    Само собой разумеется, что мы не можем пропустить через узкую трубу такой же объем, как более широкая, при том же давлении. Это сопротивление. Узкая труба «сопротивляется» потоку воды через нее, даже если вода находится под тем же давлением, что и резервуар с более широкой трубой.

    С точки зрения электричества это представлено двумя цепями с одинаковым напряжением и разным сопротивлением. Цепь с более высоким сопротивлением позволит протекать меньшему количеству заряда, то есть в цепи с более высоким сопротивлением будет меньше тока, протекающего через нее.18 электронов. Это значение обычно обозначается на схемах греческой буквой «& ohm;», которая называется омега и произносится как «ом».

    Закон Ома

    Объединив элементы напряжения, тока и сопротивления, Ом разработал формулу:

    Где

    • В = Напряжение в вольтах
    • I = ток в амперах
    • R = Сопротивление в Ом

    Это называется законом Ома. Скажем, например, что у нас есть цепь с потенциалом 1 вольт, током 1 ампер и сопротивлением 1 Ом. Используя закон Ома, мы можем сказать:

    Допустим, это наш резервуар с широким шлангом. Количество воды в баке определяется как 1 В, а «узость» (сопротивление потоку) шланга определяется как 1 Ом. Используя закон Ома, это дает нам ток (ток) в 1 ампер.

    Используя эту аналогию, давайте теперь посмотрим на резервуар с узким шлангом. Поскольку шланг более узкий, его сопротивление потоку выше.Определим это сопротивление как 2 Ом. Количество воды в резервуаре такое же, как и в другом резервуаре, поэтому, используя закон Ома, наше уравнение для резервуара с узким шлангом составляет

    .

    а какой ток? Поскольку сопротивление больше, а напряжение такое же, это дает нам значение тока 0,5 А:

    Значит, в баке с большим сопротивлением ток меньше. Теперь мы видим, что, зная два значения закона Ома, мы можем решить третье.Продемонстрируем это на эксперименте.

    Эксперимент по закону Ома

    Для этого эксперимента мы хотим использовать батарею на 9 В для питания светодиода. Светодиоды хрупкие и могут пропускать только определенное количество тока, прежде чем они перегорят. В документации к светодиоду всегда будет «текущий рейтинг». Это максимальное количество тока, которое может пройти через конкретный светодиод, прежде чем он перегорит.

    Необходимые материалы

    Для проведения экспериментов, перечисленных в конце руководства, вам потребуется:

    ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиоды - это так называемые «неомические» устройства.Это означает, что уравнение для тока, протекающего через сам светодиод, не так просто, как V = IR. Светодиод вызывает в цепи то, что называется «падением напряжения», тем самым изменяя величину протекающего через нее тока. Однако в этом эксперименте мы просто пытаемся защитить светодиод от перегрузки по току, поэтому мы пренебрегаем токовыми характеристиками светодиода и выбираем значение резистора, используя закон Ома, чтобы быть уверенным, что ток через светодиод безопасно ниже 20 мА.

    В этом примере у нас есть батарея на 9 В и красный светодиод с номинальным током 20 мА, или 0.020 ампер. Чтобы быть в безопасности, мы бы предпочли не управлять максимальным током светодиода, а его рекомендуемым током, который указан в его техническом описании как 18 мА или 0,018 А. Если просто подключить светодиод напрямую к батарее, значения закона Ома будут выглядеть так:

    следовательно:

    , а так как сопротивления еще нет:

    Деление на ноль дает бесконечный ток! Что ж, на практике не бесконечно, но столько тока, сколько может доставить аккумулятор. Поскольку мы НЕ хотим, чтобы через светодиод проходил такой большой ток, нам понадобится резистор.Наша схема должна выглядеть так:

    Мы можем использовать закон Ома точно так же, чтобы определить значение резистора, которое даст нам желаемое значение тока:

    следовательно:

    вставляем наши значения:

    решение для сопротивления:

    Итак, нам нужно сопротивление резистора около 500 Ом, чтобы ток через светодиод не превышал максимально допустимый.

    500 Ом не является обычным значением для стандартных резисторов, поэтому в этом устройстве вместо него используется резистор 560 Ом.Вот как выглядит наше устройство вместе.

    Успех! Мы выбрали номинал резистора, который достаточно высок, чтобы ток через светодиод не превышал его максимального номинала, но достаточно низкий, чтобы ток был достаточным, чтобы светодиод оставался красивым и ярким.

    Этот пример светодиодного / токоограничивающего резистора является обычным явлением в хобби-электронике. Вам часто придется использовать закон Ома, чтобы изменить величину тока, протекающего по цепи. Другой пример такой реализации - светодиодные платы LilyPad.

    При такой настройке вместо того, чтобы выбирать резистор для светодиода, резистор уже встроен в светодиод, поэтому ограничение тока выполняется без необходимости добавлять резистор вручную.

    Ограничение тока до или после светодиода?

    Чтобы немного усложнить задачу, вы можете разместить токоограничивающий резистор по обе стороны от светодиода, и он будет работать точно так же!

    Многие люди, впервые изучающие электронику, борются с идеей, что резистор, ограничивающий ток, может находиться по обе стороны от светодиода, и схема по-прежнему будет работать как обычно.

    Представьте себе реку в непрерывной петле, бесконечную, круглую, текущую реку. Если бы мы построили там плотину, вся река перестала бы течь, а не только с одной стороны. Теперь представьте, что мы помещаем водяное колесо в реку, которое замедляет течение реки. Неважно, где в круге находится водяное колесо, оно все равно замедлит поток на всей реке .

    Это чрезмерное упрощение, поскольку токоограничивающий резистор не может быть размещен где-либо в цепи ; он может быть размещен на с любой стороны светодиода для выполнения своей функции.

    Чтобы получить более научный ответ, мы обратимся к закону напряжения Кирхгофа. Именно из-за этого закона резистор, ограничивающий ток, может располагаться по обе стороны светодиода и при этом иметь тот же эффект. Для получения дополнительной информации и некоторых практических задач с использованием KVL посетите этот веб-сайт.

    Ресурсы и дальнейшее развитие

    Теперь вы должны понять концепции напряжения, тока, сопротивления и их взаимосвязь. Поздравляю! Большинство уравнений и законов для анализа цепей можно вывести непосредственно из закона Ома.Зная этот простой закон, вы понимаете концепцию, лежащую в основе анализа любой электрической цепи!

    Эти концепции - лишь верхушка айсберга. Если вы хотите продолжить изучение более сложных приложений закона Ома и проектирования электрических цепей, обязательно ознакомьтесь со следующими руководствами.

    Сверхпроводников | Металлургия для чайников

    Сверхпроводник - это элемент или металлический сплав, который при охлаждении почти до абсолютного нуля резко теряет все электрическое сопротивление.В принципе, сверхпроводники могут пропускать электрический ток без потерь энергии (хотя на практике идеальный сверхпроводник очень сложно создать). Этот тип тока называется сверхтоком.

    Жидкий азот также используется для охлаждения некоторых металлов до состояния сверхпроводников. Сверхпроводники проводят электричество (электроны) без какого-либо сопротивления.

    Сверхпроводники, материалы, не имеющие сопротивления потоку электричества, являются одним из последних великих рубежей научных открытий.Мало того, что пределы сверхпроводимости еще не достигнуты, но и теории, объясняющие поведение сверхпроводников, похоже, постоянно пересматриваются. В 1911 году сверхпроводимость ртути впервые обнаружил голландский физик Хайке Камерлинг-Оннес из Лейденского университета (показано выше). Когда он охладил его до температуры жидкого гелия, 4 градуса Кельвина (-452F, -269C), его сопротивление внезапно исчезло. Шкала Кельвина представляет собой «абсолютную» шкалу температуры. Таким образом, Оннесу необходимо было находиться в пределах 4 градусов от самой холодной температуры, которая теоретически достижима, чтобы засвидетельствовать явление сверхпроводимости.Позже, в 1913 году, он получил Нобелевскую премию по физике за свои исследования в этой области.

    Сверхпроводники, материалы, не имеющие сопротивления потоку электричества

    Следующая важная веха в понимании того, как материя ведет себя при экстремально низких температурах, произошла в 1933 году. Немецкие исследователи Вальтер Мейснер (вверху слева) и Роберт Оксенфельд (вверху справа) обнаружили, что сверхпроводящий материал отталкивает магнитное поле (рисунок внизу).

    Магнит, движущийся по проводнику, наводит в проводнике токи.Это принцип работы электрогенератора. Но в сверхпроводнике индуцированные токи точно отражают поле, которое в противном случае проникло бы в сверхпроводящий материал, вызывая отталкивание магнита. Это явление известно как сильный диамагнетизм и сегодня часто называют «эффектом Мейснера» (эпоним). Эффект Мейснера настолько силен, что на самом деле магнит можно левитировать над сверхпроводящим материалом.

    Сверхпроводник в сравнении с несверхпроводником

    Сверхпроводимость - это явление точно нулевого электрического сопротивления, возникающее в некоторых материалах при температуре ниже характерной.Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннесом 8 апреля 1911 года в Лейдене. Подобно ферромагнетизму и атомным спектральным линиям, сверхпроводимость - это квантово-механическое явление.

    Он характеризуется эффектом Мейснера, полным выбросом силовых линий магнитного поля из внутренней части сверхпроводника при его переходе в сверхпроводящее состояние. Возникновение эффекта Мейснера указывает на то, что сверхпроводимость нельзя понимать просто как идеализацию идеальной проводимости в классической физике.

    Сверхпроводимость - это явление, наблюдаемое в некоторых металлах и керамических материалах. Когда эти материалы охлаждают до температур в диапазоне от почти абсолютного нуля (0 градусов Кельвина, -273 градусов Цельсия) до температур жидкого азота (77 К, -196 C), их электрическое сопротивление резко падает до нуля.

    Сверхпроводимость - это явление, наблюдаемое в некоторых металлах и керамических материалах. Когда эти материалы охлаждают до температур в диапазоне от почти абсолютного нуля (-459 градусов по Фаренгейту, 0 градусов Кельвина, -273 градусов по Цельсию) до температур жидкого азота (-321 F, 77 K, -196 C), они не имеют электрического сопротивления. Температура, при которой электрическое сопротивление равно нулю, называется критической температурой (Tc) и меняется в зависимости от материала. Для практических целей критические температуры достигаются путем охлаждения материалов либо жидким гелием, либо жидким азотом. В следующей таблице показаны критические температуры различных сверхпроводников:

    Критические температуры различных сверхпроводников

    Как электроны проходят через сверхпроводники без сопротивления? Давайте посмотрим на это повнимательнее.Атомная структура большинства металлов представляет собой решетчатую структуру, очень похожую на оконный экран, в котором пересечение каждого набора перпендикулярных проводов представляет собой атом.

    Металлы довольно свободно держатся за свои электроны, поэтому эти частицы могут свободно перемещаться внутри решетки - вот почему металлы очень хорошо проводят тепло и электричество. Когда электроны движутся через типичный металл в нормальном состоянии, они сталкиваются с атомами и теряют энергию в виде тепла. В сверхпроводнике электроны перемещаются парами и быстро перемещаются между атомами с меньшими потерями энергии.

    Левитирующие сверхпроводящие динамики

    Когда отрицательно заряженный электрон движется через пространство между двумя рядами положительно заряженных атомов (как провода в оконном экране), он притягивает атомы внутрь. Это искажение привлекает второй электрон, который движется за ним. Этот второй электрон встречает меньшее сопротивление, так же как легковой автомобиль, следующий за грузовиком по автостраде, встречает меньшее сопротивление воздуха. Два электрона образуют слабое притяжение, путешествуют вместе в паре и в целом сталкиваются с меньшим сопротивлением.В сверхпроводнике электронные пары постоянно образуются, разрушаются и преобразуются, но общий эффект заключается в том, что электроны текут с небольшим сопротивлением или без него.

    Будущее исследований сверхпроводимости - это поиск материалов, которые могут стать сверхпроводниками при комнатной температуре. Как только это произойдет, произойдет революция в мире электроники, энергетики и транспорта.

    Нужны ли вам ссылки на книги о сверхпроводнике?

    Возможно вам понравится

    Случайные сообщения

    • Полупроводниковые материалы
      Полупроводник - это вещество, обычно твердый химический элемент или соединение, которое может проводить электричество под действием некоторой ко...
    • Коррозия
      Коррозия - это распад искусственного материала на составляющие его атомы из-за химических реакций с его ...
    • Глоссарий по металлургии
      Активность: функция химического потенциала системы. Сплав: металлическое вещество, состоящее из двух или более ...
    • Fe-Fe3C T-T-T Диаграмма
      Кривые преобразования время-температура соответствуют началу и концу преобразований, которые простираются до r...
    • Что такое нержавеющая сталь?
      Нержавеющая сталь - это название группы коррозионно-стойких и жаропрочных сталей. Их замечательное сопротивление ...

    Основы электрического сопротивления (R)

    В предыдущем учебном пособии источник напряжения был представлен как элемент схемы, который подает энергию в электрическую сеть. В функциональной схеме эта потенциальная энергия проявляется в виде потока электрического заряда, который мы называем током.

    Таким образом, очевидно, что существует взаимосвязь между напряжением и током: если источник напряжения подключен к компоненту или сети компонентов, ток будет течь.


    Однако величина тока определяется не только источником напряжения. Провода и компоненты в цепи будут представлять некоторую степень сопротивления движению электрического заряда, и это сопротивление влияет на величину тока, производимого данным источником напряжения. Мы используем термин сопротивление (R) , чтобы уловить эту врожденную тенденцию противодействовать электрическому току, а сопротивление идет с единицей, называемой Ом , которая позволяет нам количественно определить сопротивление электрическому току.

    Проводники и изоляторы

    Все материалы (кроме сверхпроводников) обладают некоторым сопротивлением. Термины , проводник и , изолятор не обозначают материалы, которые имеют, соответственно, нулевое сопротивление и бесконечное сопротивление. Скорее, это удобный способ обозначения материалов, которые демонстрируют очень низкое сопротивление и очень высокое сопротивление.

    В контексте электротехники мы имеем дело с проводниками и изоляторами по-разному, в зависимости от характеристик конкретного применения.Например, сопротивление, создаваемое короткими медными дорожками на печатной плате, часто достаточно низкое, чтобы его можно было игнорировать, и мы можем анализировать схему, как если бы соединения между компонентами имели нулевое сопротивление. Напротив, резистивный дисбаланс в кабеле, состоящем из гальванических медных проводов, может вызвать значительные проблемы при применении высокоточного датчика.


    Сопротивление в схемотехнике

    Преднамеренное сопротивление

    Когда целью является просто передача электрической энергии, сопротивление является помехой: оно снижает количество тока, подаваемого к пользователю, и рассеивает мощность в виде нежелательного тепла. Однако сопротивление играет важную роль при проектировании низковольтных цепей. Инженеры-электрики постоянно используют сопротивление для таких задач, как уменьшение амплитуды сигнала напряжения, определение коэффициента усиления схемы усилителя, ограничение тока с помощью светодиода и создание частотно-зависимых сетей, называемых фильтрами.

    Преднамеренное сопротивление, которое мы добавляем в электронные схемы, осуществляется в виде отдельных компонентов, называемых резисторами .Два символа используются для обозначения резисторов на принципиальной схеме:


    Инженеры

    определяют величину сопротивления, необходимого в различных частях цепи, а затем физическая цепь создается путем установки резисторов с соответствующими характеристиками сопротивления.

    Непреднамеренное сопротивление

    Электрические цепи заполнены сопротивлением, которое не создается резисторами.Провода, дорожки на печатной плате, контакты на интегральных схемах, выводы конденсаторов и катушек индуктивности - когда мы работаем с типичными электронными системами, идеального проводника не бывает.

    Этот тип сопротивления называется паразитным сопротивлением , и степень, в которой оно влияет на функциональность цепи, зависит от различных факторов. Во многих случаях паразитным сопротивлением можно пренебречь, поскольку оно не изменяет функциональность схемы каким-либо заметным образом.

    На следующей схеме показано, как в упрощенной эквивалентной схеме конденсатора используется дополнительный резистор для представления паразитного сопротивления компонента.

    Квартир

    Единицей измерения, наиболее тесно связанной с сопротивлением, является ом. Символ ома - Ом, поэтому сопротивление в 50 Ом записывается следующим образом: 50 Ом. Значение Ома будет обсуждаться в следующих уроках, когда мы будем изучать закон Ома.

    Ом определяет способность материала противодействовать току. Если мы хотим количественно оценить способность материала пропускать электрический ток, мы можем использовать сименс (символ этой единицы - S). Ом измеряет сопротивление, а siemens определяет проводимость . Если мы возьмем сопротивление в омах, обратное сопротивлению, мы получим проводимость в сименсах. Таким образом, резистор 50 Ом имеет проводимость 1/50 = 0,02 С.

    Заключение

    Мы рассмотрели важную информацию, связанную с сопротивлением, которое является чрезвычайно важным аспектом электронных систем.В следующем уроке мы рассмотрим две другие фундаментальные концепции схем: емкость и индуктивность.

    Электрическое сопротивление Факты для детей

    Электрическое сопротивление электрического проводника является мерой трудности прохождения электрического тока через вещество. Он объясняет взаимосвязь между напряжением (величиной электрического давления) и током (потоком электричества). Чем больше сопротивление в цепи, тем меньше электричества будет проходить через цепь.Сопротивление, обратное сопротивлению, - это проводимость, а эта мера мало используется. Сопротивлением обладают все объекты, кроме сверхпроводников.

    Сопротивление, обнаруженное Георгом Симоном Омом в 1827 году, представляет собой соотношение между напряжением и током. Закон Ома гласил, что напряжение между любыми двумя точками проводника изменяется напрямую, как ток между двумя точками, при условии, что температура остается неизменной. Он описал это уравнением:

    , который моделирует соотношение, где:

    - сопротивление объекта, измеренное в омах (Ом)
    - напряжение на объекте, измеренное в вольтах (В)
    - ток, протекающий через объект, измеряется в амперах (А)

    Расчет сопротивления

    Длинный и тонкий провод имеет большее сопротивление, чем короткий и толстый.Простая аналогия - это дорога: чем больше полос, тем больше машин может проехать. Следовательно, сопротивление R провода постоянной ширины можно рассчитать как:

    где - длина проводника, измеренная в метрах [м], - это площадь поперечного сечения проводника, измеренная в квадратных метрах [м²], а ρ (греч . : rho) - удельное электрическое сопротивление (также называемое удельным сопротивлением . электрическое сопротивление ) материала, измеренное в ом-метрах (Ом · м).

    Пример. Рассчитайте сопротивление медного провода радиусом 2 мм и длиной 5 метров.

    Решение:

    Удельное сопротивление () меди составляет Ом · м.
    Площадь поперечного сечения () квадратных метров
    Длина () метров

    Потому что:

    Приложения

    Резисторы используются в электрических цепях для обеспечения электрического сопротивления.

    Картинки для детей

    • Резистор 75 Ом, что определяется его электронным цветовым кодом (фиолетовый – зеленый – черный – золотой – красный).Для проверки этого значения можно использовать омметр.

    • Кусок резистивного материала с электрическими контактами на обоих концах.

    • Пропускание тока через материал с сопротивлением создает тепло, что называется джоулевым нагревом.