Rintangan Spesifik bagi Konduktor

3000+ Portuguese Words with Pronunciation (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Rintangan Spesifik bagi Konduktor

Elektrik Asas


soalan 1

Memandangkan dua panjang wayar logam, yang mana satu akan mempunyai ketahanan elektrik yang paling sedikit: satu yang pendek, atau satu yang panjang "# 1"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kawat pendek akan mempunyai ketahanan elektrik yang kurang daripada dawai panjang.

Nota:

Banyak analogi wujud untuk menyatakan konsep ini: air melalui paip, udara termampat melalui hos, dan lain-lain. Paip atau hos yang mana yang kurang terhad: yang pendek atau yang panjang?

Soalan 2

Memandangkan dua panjang wayar logam pepejal dengan keratan rentas bulat, yang mana satu akan mempunyai ketahanan elektrik yang paling sedikit: satu yang kecil-diameter, atau satu yang besar-diameter? Anggapkan semua faktor lain adalah sama (jenis logam yang sama, panjang dawai yang sama, dan sebagainya).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kawat berdiameter besar akan mempunyai ketahanan elektrik yang kurang daripada dawai diameter kecil.

Nota:

Banyak analogi wujud untuk menyatakan konsep ini: air melalui paip, udara termampat melalui hos, dan lain-lain. Paip atau hos yang mana yang kurang terhad: yang kurus atau lemak?

Soalan 3

Apakah rintangan khusus, yang dilambangkan dengan huruf Greek "rho" (ρ)?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Rintangan khusus adalah ukuran bagaimana rintangan mana-mana bahan tertentu, berbanding dengan panjangnya dan kawasan keratan rentasnya.

Nota:

Tanya pelajar anda, "Mengapa penting untuk mempunyai kuantiti yang disebut rintangan khusus ? Mengapa kita tidak hanya membandingkan "resistivitas" bahan-bahan yang berbeza dalam unit biasa ohm?

Soalan 4

Tulis persamaan tunggal yang berkaitan dengan rintangan, rintangan khusus, panjang, dan kawasan keratan rentas konduktor elektrik bersama-sama.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

R = ρ l


A

Di mana,

R = Rintangan, diukur sepanjang panjang konduktor

ρ = Rintangan spesifik bahan tersebut

l = Panjang konduktor

A = Kawasan keratan rentas konduktor

Persoalan susulan: algebraa memanipulasi persamaan ini untuk menyelesaikan panjang (l) dan bukan penyelesaian untuk rintangan (R) seperti yang ditunjukkan.

Nota:

Latihan bermanfaat untuk pelajar anda adalah untuk menganalisis persamaan ini (dan sebenarnya, mana-mana persamaan) secara kualitatif dan bukan sekadar kuantitatif . Tanya pelajar apa yang akan berlaku kepada R jika ρ meningkat, atau jika l menurun, atau jika A berkurangan. Ramai pelajar mendapati ini masalah yang lebih mencabar daripada bekerja dengan nombor nyata, kerana mereka tidak boleh menggunakan kalkulator mereka untuk memberikan jawapan kualitatif (melainkan mereka memasukkan nombor rawak ke dalam persamaan, kemudian menukar salah satu nombor tersebut dan mengira semula - tetapi itu adalah dua kali kerja menyelesaikan persamaan dengan satu set nombor, sekali!).

Soalan 5

Periksa jadual rintangan berikut untuk pelbagai jenis logam:


Jenis logamρ dalam Ω · cmil / ft @ 32 o Fρ di Ω · cmil / ft @ 75 o F


Zink (sangat tulen)34.59537, 957


Tin (tulen)78.48986.748


Tembaga (anne tulen)9.39010.351


Tembaga (ditarik keras)9.81010.745


Tembaga (anil)9.59010.505


Platinum (tulen)65.67071.418


Perak (anne tulen)8.8319.674


Nikel74.12885, 138


Dawai besi)81.17990.150


Besi (lebih kurang bersih)54.52962.643


Emas (99.9% tulen)13.21614.404


Aluminium (99.5% tulen)15.21916.758


Daripada logam yang ditunjukkan, yang merupakan konduktor terbaik elektrik? Yang paling teruk? Apa yang anda ketahui tentang resistiviti logam ini apabila suhu meningkat dari 32 o F hingga 75 o F?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Di sini adalah jadual yang sama, susunan semula diatur untuk menunjukkan ketahanan dari sekurang-kurangnya hingga terbesar:


Jenis logamρ dalam Ω · cmil / ft @ 32 o Fρ di Ω · cmil / ft @ 75 o F


Perak (anne tulen)8.8319.674


Tembaga (anne tulen)9.39010.351


Tembaga (anil)9.59010.505


Tembaga (ditarik keras)9.81010.745


Emas (99.9% tulen)13.21614.404


Aluminium (99.5% tulen)15.21916.758


Zink (sangat tulen)34.59537, 957


Besi (lebih kurang bersih)54.52962.643


Platinum (tulen)65.67071.418


Nikel74.12885, 138


Tin (tulen)78.48986.748


Dawai besi)81.17990.150


Nota:

Data untuk jadual ini diambil dari jadual 1-97 Buku Panduan American Electrician (edisi ke-11) oleh Terrell Croft dan Wilford Summers.

Ia mungkin menjadi kejutan kepada sesetengah pelajar untuk mendapati bahawa emas sebenarnya merupakan konduktor elektrik yang lebih buruk daripada tembaga, tetapi data itu tidak berbohong! Perak sebenarnya adalah yang terbaik, tetapi emas dipilih untuk banyak aplikasi mikroelektronik kerana ketahanannya terhadap pengoksidaan.

Soalan 6

Apakah rintangan elektrik dawai tembaga 12-gauge, 500 kaki panjang, pada suhu bilik?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Rintangan wayar = 0.7726 Ω

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda untuk berkongsi sumber mereka untuk data: nilai-nilai ρ, luas keratan rentas, dan sebagainya.

Soalan 7

Kili memegang panjang tidak diketahui dawai aluminium. Saiz dawai adalah 4 AWG. Nasib baik, kedua-dua hujung dawai boleh didapati untuk kenalan dengan ohmmeter, untuk mengukur rintangan seluruh kili. Apabila diukur, rintangan jumlah dawai ialah 0.135 Ω. Berapa banyak dawai pada kili (dengan asumsi kili pada suhu bilik)?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

353.51 kaki

Nota:

Soalan ini menggambarkan satu lagi aplikasi praktikal pengiraan rintangan khusus: bagaimana menentukan panjang dawai pada kili. Jumlah rintangan dalam contoh ini agak rendah, iaitu sebahagian kecil daripada ohm. Tanya pelajar anda apa jenis masalah yang mungkin mereka hadapi untuk mengukur ketahanan rendah dengan ketepatan. Adakah kesalahan tipikal yang dilakukan dalam pengukuran rintangan rendah itu cenderung membuat pengiraan panjangnya berlebihan, atau terlalu rendah? Mengapa?

Soalan 8

Dimensi rentas keratan "busbar" tembaga mengukur 8 cm dengan 2.5 cm. Berapakah rintangan yang boleh dilakukan oleh barbar ini, diukur dari hujung ke hujung, jika panjangnya 10 meter? Anggapkan suhu 20 o Celsius.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

83.9 μΩ

Nota:

Persoalan ini adalah kajian yang baik mengenai sistem metrik, yang menghubungkan centimeter hingga meter, dan sebagainya. Ia juga boleh menjadi semakan yang baik bagi penukaran unit, jika pelajar memilih untuk melakukan pengiraan rintangan menggunakan unit bahasa Inggeris (cmils, atau inci persegi) dan bukan metrik.

Pelajar mungkin terkejut dengan angka rintangan yang rendah, tetapi mengingatkan mereka bahawa mereka berurusan dengan bar tembaga padu, lebih 3 inci persegi di kawasan keratan rentas. Ini adalah satu konduktor besar!

Soalan 9

Kirakan rintangan hujung ke hujung panjang 20 meter tembaga dengan diameter 0.05 cm. Gunakan 1.678 × 10 -6 Ω · cm untuk rintangan khusus tembaga.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

1.709 Ω

Nota:

Tiada apa-apa untuk dimaklumkan di sini - hanya pengiraan rintangan lurus ke hadapan. Pelajar perlu berhati-hati terhadap dimensi sentimeter, walaupun!

Soalan 10

Kirakan jumlah kuasa yang dihantar kepada perintang beban dalam litar ini:

Juga, hitung jumlah kuasa yang akan dihantar kepada penghalang beban jika wayar adalah superconducting (R wayar = 0.0 Ω).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

P beban ≈ 170 Watt (dengan dawai rintangan)

P beban = 180 Watt (dengan dawai superconducting)

Soalan susulan: Bandingkan arah arus melalui semua komponen dalam litar ini dengan kutub-kutub voltan masing-masing. Apakah yang anda perhatikan tentang hubungan antara hala tuju semasa dan polariti voltan untuk bateri, berbanding semua resistor "nota yang disembunyikan"> Nota:

Bukan sahaja soal ini adalah amalan yang baik untuk pengiraan litar siri (Ohm dan Joule's Laws), tetapi ia juga memperkenalkan superkonduktor dalam konteks praktikal.

Soalan 11

Katakan satu sistem kuasa menyampaikan kuasa AC kepada lukisan beban retina 150 amp:

Hitung voltan beban, pelesapan kuasa beban, kuasa yang hilang oleh rintangan dawai ( dawai R), dan kecekapan kuasa keseluruhan yang ditunjukkan oleh huruf Yunani "eta" (η = ((P beban ) / ( sumber P)) .

Beban E =
P load =
P garis =
η =

Sekarang, katakan kami hendak merekabentuk kedua-dua penjana dan beban untuk beroperasi pada 2400 volt dan bukannya 240 volt. Ini sepuluh kali ganda peningkatan dalam voltan membolehkan hanya satu per sepuluh arus untuk menyampaikan jumlah kuasa yang sama. Daripada menggantikan semua wayar dengan dawai yang berbeza, kami memutuskan untuk menggunakan dawai yang sama seperti sebelumnya, mempunyai rintangan yang sama (0.1 Ω per panjang) seperti sebelumnya. Mengira semula voltan beban, daya beban, kuasa terbuang, dan kecekapan keseluruhan sistem (voltan tinggi) ini:

Beban E =
P load =
P garis =
η =
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

240 volt sistem:

E beban = 210 volt
P beban = 31.5 kW
P garis = 4.5 kW
η = 87.5%

Sistem 2400 volt:

Beban E = 2397 volt
P beban = 35.96 kW
P garis = 45 W
η = 99.88%

Nota:

Contoh seperti ini biasanya melakukan kerja yang baik menjelaskan manfaat menggunakan voltan tinggi ke atas voltan rendah untuk penghantaran sejumlah besar kuasa elektrik ke atas jarak yang jauh.

Soalan 12

Kecekapan (η) sistem kuasa mudah dengan kerugian yang berlaku ke atas wayar adalah fungsi litar semasa, dawai, dan jumlah kuasa sumber:

Satu formula mudah untuk mengira kecekapan diberikan di sini:

η = P sumber - I 2 R


Sumber P

Di mana,

P sumber = output kuasa oleh sumber voltan, dalam watt (W)

I = arus litar, di amperes (A)

R = jumlah rintangan dawai (R wire1 + R wire2 ), dalam ohm (Ω)

Algebraa memanipulasi persamaan ini untuk menyelesaikan rintangan dawai (R) dari segi semua pembolehubah lain, dan kemudian hitung jumlah maksimum rintangan dawai yang dibenarkan untuk sistem kuasa di mana sumber mengeluarkan 200 kW beroperasi pada litar semasa 48 amps, di kecekapan minima 90%.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

R = Sumber P - sumber ηP


I 2

Rintangan dawai maksimum (jumlah) yang dibenarkan ialah 8.681 Ω.

Nota:

Kesilapan biasa untuk pelajar membuat di sini memasuki 90% sebagai "90" dan bukan sebagai "0.9" dalam kalkulator mereka.

Soalan 13

Apakah ukuran (tolok ukur) wayar tembaga yang diperlukan dalam litar ini untuk memastikan beban menerima sekurang-kurangnya 110 volt "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00166x01.png">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

# 6 mengukur wayar tembaga datang dekat, tetapi tidak cukup besar. Pengukur # 5 atau yang lebih besar akan mencukupi.

Nota:

Beberapa langkah yang perlu untuk menyelesaikan masalah ini: Hukum Ohm, manipulasi algebra persamaan rintangan khusus, dan penyelidikan ke dalam saiz wayar. Pastikan anda menghabiskan masa yang cukup membincangkan masalah ini dengan pelajar anda!

Konsep "beban" generik adalah sebarang komponen atau peranti yang melepaskan kuasa elektrik dalam litar. Selalunya, beban generik dilambangkan oleh simbol resistor (garis zig-zag), walaupun mereka mungkin tidak benar-benar menjadi perintang.

Soalan 14

Pengukur terikan adalah sejenis peranti penderiaan yang digunakan secara meluas dalam industri aeroangkasa, untuk ujian kenderaan dan komponen mekanikal. Terangkan apakah tolok terikan, dan bagaimana ia berfungsi.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Pengukur ketegangan menukarkan gerakan mekanik mikro ("ketegangan") menjadi perubahan ketahanan elektrik. Biasanya, tolok terikan digunakan untuk mengukur regangan, memampatkan, dan memutar komponen logam di bawah tekanan.

Nota:

Tanya pelajar anda untuk menghubungkan jawapan mereka dengan ilustrasi yang ditunjukkan dalam soalan tersebut. Bagaimanakah peranti pelik itu benar-benar mengukur barang-barang "panel kerja lalai panel-lalai" strain?

Soalan 15

Bagaimanakah konduktans (G) konduktor berkaitan dengan panjangnya? Dengan kata lain, semakin lama konduktor, (

) konduktansinya, semua faktor lain sama.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kelakuan berkurang seiring dengan peningkatan panjang, semua faktor lain menjadi sama.

Soalan susulan: bagaimana "konduktansi" (G) secara matematik berkaitan dengan rintangan (R), dan apakah unit pengukuran untuk konduktansinya?

Nota:

Terdapat dua unit ukuran konduktans: unit lama (yang masuk akal, walaupun pelajar anda mungkin ketawa pada mulanya), dan unit baru (bernama selepas penyelidik elektrik yang terkenal). Pastikan pelajar anda sudah biasa dengan kedua-duanya.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →