Как найти длину провода: Как найти длину провода, если известны сопротивление и масса? ( Повторюсь, мне известны

Как найти длину по формуле сопротивления. Если известно напряжение или мощность и сопротивление

Ом экспериментально установил закон, согласно которому сила тока, текущего по однородному (в смысле отсутствия сторонних сил) металлическому проводнику, пропорциональна падению напряжения V на проводнике:

Напомним, что в случае однородного проводника напряжение U совпадает с разностью потенциалов (см. (33.6)).

Обозначенная в формуле (34.1) буквой R величина называется электрическим сопротивлением проводника. Единицей сопротивления служит равный сопротивлению такого проводника, в котором при напряжении в 1 В течет ток силой 1 А.

Величина сопротивления зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Для однородного цилиндрического проводника

где l — длина проводника, S — площадь его поперечного сечения, — зависящий от свойств материала коэффициент, называемый удельным электрическим сопротивлением вещества. Если то R численно равно .

В СИ измеряется в ом-метрах (Ом-м).

Найдем связь между векторами j и Е в одной и той же точке проводника. В изотропном проводнике упорядоченное движение носителей тока происходит в направлении вектора Е.

Поэтому на правления векторов j и Е совпадают Выделим мысленно в окрестности некоторой точки элементарный цилиндрический объем с образующими, параллельными векторам j и Е (рис. 34.1). Через поперечное сечение цилиндра течет ток силой . Напряжение, приложенное к цилиндру, равно , где Е — напряженность поля в данном месте. Наконец, сопротивление цилиндра, согласно формуле (34.2), равно . Подставив эти значения в формулу (34.1), придем к соотношению

Воспользовавшись тем, что векторы j и Е имеют одинаковое направление, можно написать

Эта формула выражает закон Ома в дифференциальной форме.

Фигурирующая в (34.3) обратная величина называется удельной электрической проводимостью материала. Единица, обратная ому, называется сименсом (См). Соответственно единицей о является сименс на метр (См/м).

Допустим для простоты, что в проводнике имеются носители лишь одного знака. Согласно формуле (31.5) плотность тока в этом случае равна

Сравнение этого выражения с формулой (34.3) приводит к выводу, что скорость упорядоченного движения носителей тока пропорциональна напряженности поля Е, т. е. силе, сообщающей носителям упорядоченное движение. Пропорциональность скорости приложенной к телу силе наблюдается в тех случаях, когда кроме силы, вызвавшей движение, на тело действует сила сопротивления среды. Эта сила вызывается взаимодействием носителей тока с частицами, из которых построено вещество проводника. Наличие силы сопротивления упорядоченному движению носителей тока обусловливает электрическое сопротивление проводника.

Способность вещества проводить электрический ток характеризуется его удельным сопротивлением либо удельной проводимостью .

Их величина определяется химической природой вещества и условиями, в частности температурой, при которых оно находится.

Для большинства металлов при температурах, близких к комнатной, изменяется пропорционально абсолютной температуре Т:

При низких температурах наблюдаются отступления от этой закономерности (рис. 34.2). В большинстве случаев зависимость от Т следует кривой. Величина остаточного сопротивления рост в сильной степени зависит от чистоты материала и наличия остаточных механических напряжений в образце. Поэтому после отжига рост заметно уменьшается. У абсолютно чистого металла с идеально правильной кристаллической решеткой при абсолютном нуле

У большой группы металлов и сплавов при температуре порядка нескольких кельвинов сопротивление скачков обращается в нуль (кривая 2 на рис. 34.2). Впервые это явление, названное сверхпроводимостью, было обнаружено в 1911 г. Камерлинг-Оннесом для ртути. В дальнейшем сверхпроводимость была обнаружена у свинца, олова, цинка, алюминия и других металлов, а также у ряда сплавов. Для каждого сверхпроводника имеется своя критическая температура Т при которой он переходит в сверхпроводящее состояние.

При действии на сверхпроводник магнитного поля сверхпроводящее состояние нарушается. Величина критического поля разрушающего сверхпроводимость, равна нулю при и растет с понижением температуры.

Полное теоретическое объяснение сверхпроводимости было дано академиком Н. Н. Боголюбовым и независимо от него Дж. Бардином, Л. Купером и Дж. Шриффером (см. § 56 тома 3).

Зависимость электрического сопротивления от температуры положена в основу термометров сопротивления. Такой термометр представляет собой металлическую (обычно платиновую) проволочку, намотанную на фарфоровый или слюдяной каркас. Проградуированный по постоянным температурным точкам термометр сопротивления позволяет измерять с погрешностью порядка несколько сотых градуса как низкие, так и высокие температуры. В последнее время все большее применение находят термометры сопротивления из полупроводников.

Содержание:

Появление электрического тока наступает при замыкании цепи, когда на зажимах возникает разность потенциалов. Перемещение свободных электронов в проводнике осуществляется под действием электрического поля. В процессе движения, электроны сталкиваются с атомами и частично передают им свою накопившуюся энергию. Это приводит к уменьшению скорости их движения. В дальнейшем, под влиянием электрического поля, скорость движения электронов снова увеличивается. Результатом такого сопротивления становится нагревание проводника, по которому течет ток. Существуют различные способы расчетов этой величины, в том числе и формула удельного сопротивления, применяющаяся для материалов с индивидуальными физическими свойствами.

Электрическое удельное сопротивление

Суть электрического сопротивления заключается в способности того или иного вещества превращать электрическую энергию в тепловую во время действия тока. Данная величина обозначается символом R, а в качестве единицы измерения используется Ом. Значение сопротивления в каждом случае связано со способностью того или иного .

В процессе исследований была установлена зависимость от сопротивления. Одним из основных качеств материала становится его удельное сопротивление, меняющееся в зависимости от длины проводника. То есть, с увеличением длины провода, возрастает и значение сопротивления. Данная зависимость определяется как прямо пропорциональная.

Другим свойством материала является площадь его поперечного сечения. Она представляет собой размеры поперечного среза проводника, независимо от его конфигурации. В этом случае получается обратно пропорциональная связь, когда с увеличением площади поперечного сечения уменьшается .

Еще одним фактором, влияющим на сопротивление, является сам материал. Во время проведения исследований была обнаружена различная сопротивляемость у разных материалов. Таким образом, были получены значения удельных электрических сопротивлений для каждого вещества.

Выяснилось, что самыми лучшими проводниками являются металлы. Среди них самой низкой сопротивляемостью и высокой проводимостью обладают и серебро. Они применяются в наиболее ответственных местах электронных схем, к тому же медь имеет сравнительно низкую стоимость.

Вещества, удельное сопротивление которых очень высокое, считаются плохими проводниками электрического тока. Поэтому они используются в качестве изоляционных материалов. Диэлектрические свойства более всего присущи фарфору и эбониту.

Таким образом, удельное сопротивление проводника имеет большое значение, поскольку с его помощью можно определить материал, из которого был изготовлен проводник. Для этого измеряется площадь сечения, определяется сила тока и напряжение. Это позволяет установить значение удельного электрического сопротивления, после чего, с помощью специальной таблицы можно легко определить вещество. Следовательно, удельное сопротивление относится к наиболее характерным признакам того или иного материала. Этот показатель позволяет определить наиболее оптимальную длину электрической цепи так, чтобы соблюдался баланс .

Формула

На основании полученных данных можно сделать вывод, что удельным сопротивлением будет считаться сопротивление какого-либо материала с единичной площадью и единичной длиной.

То есть сопротивление, равное 1 Ом возникает при напряжении 1 вольт и силе тока 1 ампер. На этот показатель оказывает влияние степень чистоты материала. Например, если к меди добавить всего лишь 1% марганца, то ее сопротивляемость увеличится в 3 раза.

Удельное сопротивление и проводимость материалов

Проводимость и удельное сопротивление рассматриваются как правило при температуре 20 0 С. Эти свойства будут отличаться у различных металлов:

• Медь . Чаще всего применяется для изготовления проводов и кабелей. Она обладает высокой прочностью, стойкостью к коррозии, легкой и простой обработкой. В хорошей меди доля примесей составляет не более 0,1%. В случае необходимости медь может использоваться в сплавах с другими металлами.
• Алюминий . Его удельный вес меньше, чем у меди, однако у него более высокая теплоемкость и температура плавления. Чтобы расплавить алюминий, потребуется энергии значительно больше, чем для меди. Примеси в качественном алюминии не превышают 0,5%.
• Железо . Наряду с доступностью и дешевизной, этот материал обладает высоким удельным сопротивлением. Кроме того, у него низкая устойчивость к коррозии. Поэтому практикуется покрытие стальных проводников медью или цинком.

Отдельно рассматривается формула удельного сопротивления в условиях низких температур. В этих случаях свойства одних и тех же материалов будут совершенно другими. У некоторых из них сопротивляемость может упасть до нулевой отметки. Такое явление получило название сверхпроводимости, при которой оптические и структурные характеристики материала остаются неизменными.

В своей работе электрик часто сталкивается с вычислением различных величин и преобразований. Так для корректного подбора кабеля приходится подбирать нужное сечение. Логика выбора сечения основана на зависимости сопротивления от длины линии и площади сечения проводника. В этой статье мы рассмотрим, как выполняется расчет сопротивления провода по его геометрическим размерам.

Формула для расчета

Любые вычисления начинаются с формулы. Основной формулой для расчета сопротивления проводника является:

R=(ρ*l)/S

Где R – сопротивление в Омах, ρ – удельное сопротивление, l – длина в м, S – площадь поперечного сечения провода в мм 2 .

Эта формула подходит для расчета сопротивления провода по сечению и длине. Из неё следует, что в зависимости от длины изменяется сопротивление, чем длиннее – тем больше. И от площади сечения – наоборот, чем толще провод (большое сечение), тем меньше сопротивление. Однако непонятной остаётся величина, обозначенная буквой ρ (Ро).

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление – это табличная величина, для каждого металла она своя. Она нужна для расчета и зависит от кристаллической решетки металла и структуры атомов.

Из таблицы видно, что самое меньшее сопротивление у серебра, для медного кабеля оно равняется 0,017 Ом*мм 2 /м. Такая размерность говорит нам, сколько приходится Ом при сечении в 1 миллиметр квадратный и длине в 1 метр.

Кстати, серебряное покрытие используется в контактах коммутационных аппаратов, автоматических выключателей, реле и прочего. Это снижает , повышает срок службы и уменьшает . При этом в контактах измерительной и точной аппаратуры используют позолоченные контакты из-за того, что они слабо окисляются или вообще не окисляются.

У алюминия, который часто использовался в электропроводке раньше, сопротивление в 1,8 раза больше чем у меди, равняется 2,82*10 -8 Ом*мм 2 /м. Чем больше сопротивление проводника, тем сильнее он греется. Поэтому при одинаковом сечении алюминиевый кабель может передать меньший ток, чем медный, это и стало основной причиной почему все современные электрики используют . У нихрома, который используется в нагревательных приборах оно в 100 раз больше чем у меди 1,1*10 -6 Ом*мм 2 /м.

Расчет по диаметру

На практике часто бывает так, что площадь поперечного сечения жилы не известна. Без этого значения ничего рассчитать не получится. Чтобы узнать её, нужно измерить диаметр. Если жила тонка, можно взять гвоздь или любой другой стержень, намотать на него 10 витков провода, обычной линейкой измерить длину получившейся спирали и разделить на 10, так вы узнаете диаметр.

Ну, или просто замерить штангенциркулем. Расчет сечения выполняется по формуле:

Обязательны ли расчеты?

Как мы уже сказали, сечение провода выбирают исходя из предполагаемого тока и сопротивления металла, из которого изготовлены жилы. Логика выбора заключается в следующем: сечение подбирают таким способом, чтобы сопротивление при заданной длине не приводило к значительным просадкам напряжения. Чтобы не проводить ряд расчетов, для коротких линий (до 10-20 метров) есть достаточно точные таблицы:

В этой таблице указаны типовые значения сечения медных и алюминиевых жил и номинальные токи через них. Для удобства указана мощность нагрузки, которую выдержит эта линия. Обратите внимание на разницу в токах и мощности при напряжении 380В, естественно, что это предполагается трёхфазная электросеть.

Расчет сопротивления провода сводится к использованию пары формул, при этом вы можете скачать готовые калькуляторы из Плэй Маркета для своего смартфона, например, «Electrodroid» или «Мобильный электрик». Эти знания пригодятся для расчетов нагревательных приборов, кабельных линий, предохранителей и даже популярных на сегодняшний день спиралей для электронных сигарет.

Материалы

Инструкция

Найдите силу сопротивления движению, которая действует на равномерно прямолинейно движущееся тело. Для этого при помощи динамометра или другим способом измерьте силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось равномерно и прямолинейно. По третьему закону Ньютона она будет численно равна силе сопротивления движения тела.

Определите силу сопротивления движению тела, которое перемещается по горизонтальной поверхности. В этом случае сила трения прямо пропорциональна силе реакции опоры, которая, в свою очередь равна силе тяжести, действующей на тело. Поэтому сила сопротивления движению в этом случае или сила трения Fтр равна произведению массы тела m, которая измеряется весами в килограммах, на ускорение свободного падения g≈9,8 м/с² и коэффициент пропорциональности μ, Fтр=μ∙m∙g. Число μ называется коэффициентом трения и зависит от поверхностей, входящих в контакт при движении. Например, для трения стали по дереву этот коэффициент равен 0,5.

Рассчитайте силу сопротивления движению тела, движущегося по . Кроме коэффициента трения μ, массы тела m и ускорения свободного падения g, она зависит от угла наклона плоскости к горизонту α. Чтобы найти силу сопротивления движению в этом случае, нужно найти произведения коэффициента трения, массы тела, ускорения свободного падения и косинуса угла, под которым плоскость к горизонту Fтр=μ∙m∙g∙сos(α).

При движении тела в воздухе на невысоких скоростях сила сопротивления движению Fс прямо пропорциональна скорости движения тела v, Fc=α∙v. Коэффициент α зависит от свойств тела и вязкости среды и рассчитывается отдельно. При движении на высоких скоростях, например, при падении тела со значительной высоты или движении автомобиля, сила сопротивления прямо пропорциональна квадрату скорости Fc=β∙v². Коэффициент β дополнительно рассчитывается для высоких скоростей.

Источники:

• 1 Общая формула для силы сопротивления воздуха На рисунке

Для определения силы сопротивления воздуха создайте условия, при которых тело начнет под действием силы тяжести двигаться равномерно и прямолинейно. Рассчитайте значение силы тяжести, оно будет равно силе сопротивления воздуха. Если тело движется в воздухе, набирая скорость, сила его сопротивления находится при помощи законов Ньютона, также силу сопротивления воздуха можно найти из закона сохранения механической энергии и специальных аэродинамических формул.

Вам понадобится

• дальномер, весы, спидометр или радар, линейка, секундомер.

Инструкция

Перед измерением сопротивления б/у резистора обязательно выпаяйте его из старой платы или блока. Иначе он может быть шунтирован другими деталями схемы, и вы получите неправильные показания его сопротивления .

Видео по теме

Чтобы найти электрическое сопротивление проводника, воспользуйтесь соответствующими формулами. Сопротивление участка цепи находится по закону Ома. Если же известен материал и геометрические размеры проводника, его сопротивление можно рассчитать при помощи специальной формулы.

Вам понадобится

• — тестер;
• — штангенциркуль;
• — линейка.

Инструкция

Вспомните, что подразумевает собой понятие резистора. В данном случае под резистором надо понимать любой проводник или элемент электрической цепи, имеющий активное резистивное сопротивление. Теперь важно задаться вопросом о том, как действует изменение значения сопротивления на значение силы тока и от чего оно зависит. Суть явления сопротивления заключается в том, что резистора формируют своего рода барьер для прохождения электрических зарядов. Чем выше сопротивление вещества, тем более плотно расположены атомы в решетке резистивного вещества. Данную закономерность и объясняет закон Ома для участка цепи. Как известно, закон Ома для участка цепи звучит следующим образом: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на участке и обратно пропорциональна сопротивлению самого участка цепи.

Изобразите на листе бумаги график зависимости силы тока от напряжения на резисторе, а также от его сопротивления, исходя из закона Ома. Вы получите график гиперболы в первом случае и график прямой во втором случае. Таким образом, сила тока будет тем больше, чем больше напряжение на резисторе и чем меньше сопротивление. Причем зависимость от сопротивления здесь более яркая, ибо она имеет вид гиперболы.

Обратите внимание, что сопротивление резистора также изменяется при изменении его температуры. Если нагревать резистивный элемент и наблюдать при этом за изменением силы тока, то можно заметить, как при увеличении температуры уменьшается сила тока. Данная закономерность объясняется тем, что при увеличении температуры увеличиваются колебания атомов в узлах кристаллической решетки резистора, уменьшая таким образом свободное пространство для прохождения заряженных частиц. Другой причиной, уменьшающей силу тока в данном случае, является тот факт, что при увеличении температуры вещества увеличивается хаотичное движение частиц, в том числе заряженных. Таким образом, движение свободных частиц в резисторе становится в большей степени хаотичным, чем направленным, что и сказывается на уменьшении силы тока.

Видео по теме

Собрав электрическую цепь, состоящую из источника тока, резистора, амперметра, вольтметра, ключа, можно показать, что сила тока (I ), протекающего через резистор, прямо пропорциональна напряжению (U ) на его концах: I — U . Отношение напряжения к силе тока U/I — есть величина постоянная .

Следовательно, существует физическая величина, характеризующая свойства проводника (резистора), по которому течёт электрический ток. Эту величину называют электрическим сопротивлением проводника, или просто сопротивлением. Обозначается сопротивление буквой R .

(R) – это физическая величина, равную отношению напряжения (U ) на концах проводника к силе тока (I ) в нём. R = U/I . Единица измерения сопротивления – Ом (1 Ом ).

Один Ом — сопротивление такого проводника, в котором сила тока равна 1А при напряжении на его концах 1В: 1 Ом = 1 В / 1 А.

Причина того, что проводник обладает сопротивлением, заключается в том, что направленному движению электрических зарядов в нём препятствуют ионы кристаллической решетки , совершающие беспорядочное движение. Соответственно, скорость направленного движения зарядов уменьшается.

Удельное электрическое сопротивление R ) прямо пропорционально длине проводника (l ), обратно пропорционально площади его поперечного сечения (S ) и зависит от материала проводника. Эта зависимость выражается формулой: R = p*l/S

р — это величина, характеризующая материал, из которого сделан проводник. Она называется удельным сопротивлением проводника , её значение равно сопротивлению проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м 2 .

Единицей удельного сопротивления проводника служит: [р] = 1 0м 1 м 2 / 1 м . Часто площадь поперечного сечения измеряют в мм 2 , поэтому в справочниках значения удельного сопротивления проводника приводятся как в Ом м так и в Ом мм 2 / м .

Изменяя длину проводника, а следовательно его сопротивление, можно регулировать силу тока в цепи. Прибор, с помощью которого это можно сделать, называется реостатом .

Сварочный кабель: длина и сечение

В прошлой статье мы уже поговорили об основных параметрах, касающихся сварочных кабелей. Сегодня же пришло время немного углубить знания и найти ответы на несколько важных вопросов, затрагивающих длину и сечение провода. Многие специалисты часто сомневаются, можно ли удлинять кабель и если да, то насколько. Другие же сталкиваются с проблемой необходимости быстро определить сечение уже имеющегося в распоряжении изделия. Именно об этом мы сегодня и поговорим.

Длина кабеля сварочного аппарата: какой она должна быть?

Сразу стоит отметить, что четких стандартов не существует. Производители оборудования также не дают никаких рекомендаций на этот счет. Как правило, все модели комплектуются наборами проводов для инвертора, длина которых не превышает 2–3 метров. Но далеко не всегда работать с такими комплектующими удобно. Связано это с тем, что специалисту в процессе работы нередко приходится передвигаться по площадке и, соответственно, переносить и аппарат. При достаточно длине кабелей делать это просто не нужно.

При удлинении провода для сварочных работ ни в коем случае нельзя забывать об одном крайне важном нюансе. Связан он с сопротивлением и напряжением. Чем больше длина используемого изделия, тем выше становится первый параметр и ниже второй. Неверный подбор принадлежностей приведет в лучшем случае к невозможности работать, в худшем — к поломке аппарата.

Так что же делать? У этой проблемы есть два решения. Первый — полная замена кабеля на тот, который длиннее и при этом имеет большее сечение. Но это далеко не всегда возможно и выгодно. Второй — расчет допустимой максимальной длины провода. Этот вариант идеально подходит для тех, кто хочет быстро и без лишних проблем удлинить провод и продолжить работать.

Как провести расчет? Достаточно просто. Для этого необходимо только знать сечение имеющегося кабеля и специальный коэффициент. Диаметр изделия, которое используется в процессе работы, знает каждый специалист. А вот коэффициент можно достаточно просто посчитать. Если вы варите на больших токах от 200 до 500 А, то он будет равен 2. Если ток меньше, то его величину делят на 100.

Разберем все на примере. Предположим, вы работаете с инвертором, максимальный ток которого 180 А. Соответственно, сечение вашего кабеля скорее всего не превышает 16 мм2. Начнем расчет.

 

Найдем коэффициент: k=180/100=1.8. Считаем длину: Lmax=16/1.8=8.88 м. Удлинять такой кабель сильнее без риска потери напряжения не стоит. Если провод нужен еще более длинный, то придется произвести полную замену, отдав предпочтение сечению 25 мм2.

Как удлинить провода на сварочном инверторе самостоятельно?

Некоторые мастера совершают достаточно большую ошибку, используя для удлинения кабеля классические «скрутки». Они просто переплетают между собой многочисленные тонкие проволочки, а затем кое-как изолируют их. Но это в корне неверно и даже опасно. Куда правильнее использовать для этих целей специализированные принадлежности.

Чтобы сделать удлинитель сварочного кабеля своими руками нужен сам провод необходимого сечения, а также кабельные вилка и розетка. Закрепив эти аксессуары на концах изделия вы сможете не просто быстро удлинить его, но и гарантированно обеспечить свою безопасность. Данный метод считается наиболее предпочтительным, особенно если сравнивать его с классической опрессовкой или скрутками.

 

Как определить сечение сварочного кабеля?

Если вы покупаете провод для инвертора, то, наверняка, знаете его сечение. Хотя и тут для уверенности некоторые сварщики проверяют, ведь иногда бывают не совсем добросовестные производители, которые пытаются выдать желаемое за действительное. 

Но как быть, если изделие было куплено достаточно давно? Или вообще провод достался вам от кого-то по наследству? Тогда придется проявить смекалку и использовать для расчета простую формулу, помогающую узнать сечение кабеля по его диаметру.

Выглядит данная формула для одножильного провода вот так:

Если же внутренняя часть кабеля состоит из множества тонких проволочек, то расчет нужно вести по другой формуле:

Как узнать диаметр сварочного провода? Либо измерить при помощи штангенциркуля, либо снова воспользоваться одним более трудоемким, но доступным и эффективным методом. Для его воплощения вам понадобиться просто карандаш или любой не слишком тонкий пруток и линейка.

Возьмите кабель и очистите один его конец от изоляции. Извлеките из пучка одну проволочку. Кусок должен быть не слишком маленьким, т.к. его вам предстоит накручивать на карандаш. Сделайте несколько витков, разместив их максимально плотно к друг другу, а затем измерьте длину занятого проволокой отрезка. Полученное значение разделите на количество витков. Так вы получите примерный диаметр проволоки, который сможете использовать для расчета по формуле.

Всех вышеизложенных данных будет вполне достаточно для того, чтобы не иметь никаких затруднений в процессе подбора сварочного кабеля, а также его использования. Купить все необходимое для сварочных работ вы можете в нашем интернет-магазине. Мы предлагаем большой выбор товаров отличного качества по низким ценам и с быстрой доставкой. Звоните!

Какой провод для прикуривания автомобиля выбрать?

Одна из самых распространенных проблем, с которой может столкнуться любой водитель — это неожиданно «севшая» аккумуляторная батарея. Не выключенные вовремя фары, солидный возраст АКБ или долгое нахождение на морозе — и вот уже ослабевший аккумулятор тщетно пытается раскрутить стартер.

Чтобы «прикурить» автомобиль — от зарядного ли устройства или от батареи другого автомобиля — потребуются специальные пусковые провода, чья задача — соединить «положительные» и «отрицательные» клеммы севшего аккумулятора с источником тока, благодаря которому и должен завестись автомобиль.

Однако далеко не все кабели, предлагаемые на рынке, способны справиться с этой задачей. Чтобы не ошибиться с выбором, необходимо обратить внимание на ряд ключевых параметров.

Жилы и сечение провода

Токопроводящим элементом пускового провода являются жилы, спрятанные под изоляционной оболочкой. Чаще всего они изготавливаются из меди — это наиболее оптимальный материал как по стоимости, так и по своим характеристикам. Медь имеет доступную цену и достаточно низкое сопротивление, то есть слабо препятствует прохождению электрического тока и, соответственно, минимизирует потери напряжения.

При покупке пускового провода определить количество и диаметр жил не представляется возможным: проверить заявленные производителем характеристики можно, лишь разрезав изоляционную оболочку. Чтобы определить сечение проводов для прикуривания, необходимо площадь сечения каждой жилы умножить на их количество. В свою очередь, сечение жилы находится по нехитрой формуле расчета площади круга: умножив число π (~3,14) на квадрат их диаметра и поделив на 4, получим результат.

Например, обнаружив под изоляцией 300 жил диаметром 0,3 мм каждая, получим, что общее сечение провода составляет: 300×0,3×0,3×3,14: 4 = 21,2 мм².

Однако заниматься математическими расчетами вам, скорее всего, не придется — добросовестные производители сразу указывают всю необходимую информацию на упаковке или на самом кабеле.
При выборе качественных пусковых проводов следует выбирать кабели с площадью сечения не менее 12 мм², а лучше — от 16 мм² и выше. Такой кабель без проблем пропустит необходимый ток с минимальными потерями — а значит, гарантированно поможет севшему аккумулятору.

Провода для прикуривания автомобиля могут выдержать лишь определенное количество пропускаемых через них ампер, и этот параметр обычно указывается производителем. Для современных автомобилей абсолютным минимумом является показатель в 200 А, а лучше искать провода, которые могут обеспечить максимальный ток в 400 А и выше.

Стоит помнить, что ток, который выдержит провод, напрямую зависит от диаметра жил, их количества в проводе и, соответственно, площади сечения. Поэтому необходимо понимать — если недобросовестным производителем при изготовлении провода использованы тонкие, «жидкие» жилы и их количество удручающе мало — такой провод, скорее всего, не выдержит даже 200 А, не говоря уже о зачастую преувеличенных 300–400 А и более.

Длина пускового провода

В продаже чаще всего встречаются комплекты проводов длиной от 2 до 5 метров. Несмотря на то, что правильным кажется выбрать максимально длинный провод для гарантированного соединения двух аккумуляторов, не стоит забывать о законах физики: чем длиннее кабель, по которому проходит ток, тем больше потери напряжения и выше сопротивление — а, следовательно, и ниже эффективность работы.

С другой стороны, далеко не всегда автомобиль, от которого можно прикурить аккумулятор, может подъехать вплотную к капоту пострадавшего собрата, что особенно актуально в городских условиях (на узких улочках, многоуровневых парковках и загруженных автостоянках). Поэтому для прикуривания разряженного АКБ от другого аккумулятора оптимальной будет длина от 3 до 4 м, как, например, в комплекте проводов пусковых Carfort (максимальный ток 500 А, длина 4 м), а для восстановления батареи в домашних условиях от специального зарядного устройства достаточно кабеля длиной до 2,5 м.

«Крокодилы» для проводов

Основная рабочая часть пусковых проводов — это зубчатые захваты (также известные как «крокодилы»), которыми «цепляют» клеммы аккумулятора в соответствии с их полярностью.

Качественные «крокодилы» выделяются следующими особенностями:

1. Материал — либо целиком медь, либо комбинированный состав из стали с медными зубьями. В дешевых проводах зубцы зачастую изготовлены из различных металлов и покрыты тонким медным напылением. Очевидно, что эффективность работы такого провода будет минимальной.
2. «Ухватистость» — «крокодилы» должны максимально плотно и цепко захватывать клеммы аккумуляторов. Чем выше площадь соприкосновения, тем лучше.
3. Соединение провода с рукояткой «крокодилов». Рекомендуется выбирать модели, в которых кабель соединяется с зажимом методом пайки — это продлит срок службы проводов и предотвратит риск их разрыва.
4. Наличие изоляции на рукоятках: резиновые уплотнители снизят нагрев и предотвратят искрение провода при повышенных нагрузках.

Нежелательно приобретать пусковые провода, чьи «крокодилы» не отвечают приведенным рекомендациям — эффективность прикуривания может оказаться недостаточной для запуска двигателя.

Изоляция проводов

Важный показатель качества изготовления: во-первых, как уже упоминалось выше, не стоит обманываться толстым слоем резины. Она может скрывать под собой тонкий пучок жил, которые не смогут провести необходимый для запуска стартера ток. Во-вторых, изоляционный материал должен быть прочным, не дубеть на холоде и сохранять гибкость даже при низких температурах. Поэтому в качественных проводах применяется морозостойкая изоляция, выдерживающая до -40°С и не теряющая при этом эластичности.

Как не стать жертвой некачественной продукции?

Дилемма, какие провода для прикуривания выбрать, рано или поздно встает перед любым автовладельцем, который хочет быть готов к неожиданностям на дорогах. Сегодня на рынке представлено множество всевозможных вариантов, среди которых не так уж и легко найти наиболее подходящий.

Чтобы не разочароваться в покупке, изложим вкратце ключевые пункты, на которые стоит опираться при выборе пусковых проводов:

• желательно выбирать модели с заявленным максимальным током не менее 400 А;
• сечение провода должно составлять не менее 12 мм², а лучше — от 16 мм² и выше;
• изоляция провода должна быть морозостойкой, сохранять свою гибкость и прочность даже после длительного пребывания на морозе;
• «крокодилы» должны быть соединены с проводом методом пайки, а сами зубцы — выполнены из меди, иметь крепкий захват и плотно прилегать к клемме аккумулятора;
• оптимальная длина провода для прикуривания от другого автомобиля — 4 м, а для использования в домашних условиях вместе с зарядным устройством достаточно 2–2,5 м;
• не стоит обманываться дешевыми проводами с толстой изоляцией — под слоем резины вероятней всего окажется тонкий пучок хлипких жил, которые не смогут завести стартер и решить проблему «посаженного» аккумулятора;
• приобретать пусковые провода следует только в проверенных местах — у специализированных дилеров производителей или в крупных профессиональных автомагазинах.

Формула магнитной силы (ток-длина)

Когда провод, несущий электрический заряд, помещается в магнитное поле, на провод действует сила. Формула силы зависит от силы тока, длины провода и магнитного поля. «Вектор длины» провода определяет направление, в котором течет ток. Направление вектора силы может быть найдено путем вычисления перекрестного произведения вектора длины и магнитного поля, если направления вектора заданы, или с помощью «правила правой руки».Представьте, что ваша правая рука указательным пальцем направлена ​​в направлении вектора длины. Затем согните пальцы в направлении вектора магнитного поля. Направление силы будет в направлении вашего большого пальца. Единица измерения силы — Ньютоны (Н), единица силы тока — Амперы (А), единица длины — метры (м), а единица магнитного поля — Тесла (Тл).

= вектор магнитной силы (Ньютоны, Н)

I = величина тока (Амперы, А)

= вектор длины (м)

L = длина провода, величина (м)

= вектор магнитного поля (тесла, Тл)

B = величина магнитного поля (тесла, Тл)

= угол между длиной и векторами магнитного поля (радианы)

= вектор направления поперечного произведения (без единиц измерения)

Формула магнитной силы (ток-длина) Вопросы:

1) По медному проводу проходит ток 4.00 A через однородное магнитное поле величиной 2,20 T. Направление тока — слева направо от страницы (экрана), а направление магнитного поля — вверх-влево под углом от направления тока. Какова величина и направление магнитной силы, действующей на отрезок провода длиной 0,100 м?

Ответ: Величину магнитной силы на участке провода можно найти по формуле:

Сила на 0.100-метровый участок провода имеет магнитуду 0,622 Н.

Направление вектора силы можно найти с помощью «правила правой руки». Направление тока направо, и представьте, что ваш указательный палец правой руки направлен в этом направлении. Вектор магнитного поля направлен вверх-влево, поэтому согните пальцы. Ваш большой палец теперь будет указывать в сторону от страницы (или экрана). Это означает, что направление вектора силы находится вне страницы (или экрана).

2) По проводу проходит ток 20.0 А, при текущем направлении тока. К проводу прикладывают магнитное поле. Какова результирующая магнитная сила, действующая на отрезок провода длиной 1,00 м, выраженная в единичном векторе?

Ответ: Магнитная сила, действующая на провод, может быть найдена путем решения кросс-продукта формулы силы:

Перекрестное произведение двух векторов и составляет:

Вектор длины:

Вектор магнитного поля:

Итак, это:

Магнитная сила на проводе теперь может быть рассчитана по формуле:

В обозначении единичного вектора магнитная сила на проводе равна.

Найдите неизвестную длину растяжки! Формула

Как записаться найти неизвестную длину оттяжной проволоки
по N4UJW Hamuniverse.com

Уже поздно и вы сидите за своим столом и в процессе планирования ваш новый проект башни или поддержка антенны, и вы получите все материалы, детали, список аксессуаров и т. д. вместе, чтобы вы могли глубже изучить ваш банковский счет для денег, необходимых для покупки всего необходимого запасы.

В волнении вы понимаете, что вам просто не терпится получить эту опорную мачту для антенны или что-то вышку, которую вы только что подняли высоко в воздухе, чтобы ваш сигнал прошел земля и дальше.

На стадии планирования вы просмотрели предполагаемую площадку для башни или мачты и нашли идеальное место, чтобы «посадить» его в землю, и вы знаете, как высоко он будет, когда он будет установлен.

Теперь спросите Сам где поставить оттяжку к нему на землю…Вы идете вокруг и выберите хорошие места для каждого из них, надеюсь в соответствии с рекомендованными процедурами безопасной установки. В вашей наблюдения, вы понимаете, что каждая растяжка должна быть разной длина из-за препятствий и мешающего закона Мерфи. Это никогда терпит неудачу, Мерфи всегда смотрит нам через плечо и выбирает на нас как радиолюбителей!

Хорошо, отойди назад Мерфи … каждый провод должен проходить в определенном месте, будь то «Мерфи» нравится это или нет, и вы знаете, насколько высока башня или опорная мачта, столб и т. д. это так, тогда это поражает вас… а вы спрашиваете себя …. как долго ребята будут должны быть в выбранных мной местах? Я не хочу купи больше проволоки, чем мне нужно. В конце концов, моя жена говорит, что я дешевый!

Вы смотрите на башню, столб, мачта и т. д. и ваше местоположение для растяжки на уровне земли и скажем …. ну, мачта 50 футов в высоту, поэтому длина в том месте, где я длина первой оттяжки должна быть не меньше длины мачты. но немного дольше…но как долго это должно быть из-за угол падения парня с башни, если она находится на расстоянии 70 футов? См. Пример рисунка ниже, чтобы увидеть предлагаемую нами установку и получить ответ. на наш вопрос в нашей фиктивной установке.

дюйм В нашем примере выше, башня находится на расстоянии 50 футов от основания до вершины. парень
точки крепления и расстояние до первого парня 70 футов … как длинная растяжка!

Снова в нашу школу дней!
Вот где пифагорейский теорема, , которая была доказана древним греком по имени Пифагор (позывной неизвестен, и он SK), вступает в игру для наших цель.

Пифагор математически доказал … что для прямоугольный треугольник с катетами A и B и «гипотенуза» C, что эти формулы будут работать каждый раз, чтобы мы могли найти неизвестную оттяжку длина:

Возьмите калькулятор, простой с 4 функциями плюс квадратный корень. Нет, тебе не нужен научный калькулятор … возьмите тот, который вы используете для балансировки чековая книжка. Если у вас нет калькулятора, воспользуйтесь тем, что находится вверху этого страница, когда парень закончит с этим! УХМЫЛКА!

Теперь обратимся к рисунок выше, ветвь A или B в формуле ниже может быть высота или расстояние от основания башни или мачты.да Конечно, вы должны измерить расстояние от основания до внешней стяжки точка.

Нога С (гипотенуза) неизвестная длина растяжки, которую мы ищем.
«Правый» треугольник »образован углом в основании башни или мачты, образующей под углом 90 градусов к земле, и парень указывает от установка.

Вот формула:
Другими словами … C в квадрате = A в квадрате плюс B в квадрате

Мы будем использовать первая формула выше в этом примере, чтобы выяснить, как долго наша растяжка «C» должна быть на рисунке выше, поскольку «C» неизвестна в нашем ситуация.Мы уже знаем, что такое «А» и «Б». длина.

Так …..

Использование формула:

C в квадрате = A в квадрате плюс B в квадрате, поэтому мы вставляем наши известные числа, 50 и 70.

C в квадрате = 50 в квадрате плюс 70 в квадрате. (если вы забыли, «в квадрате» означает умножение сам по себе)

Итак …. C в квадрате = 50 умножить на 50 равно 2500 + 70 умножить на 70 равно 4900…в сумме 2500 + 4900 получаем 7400.

Итак ….. C в квадрате = 7400

Теперь, поскольку C возведено в квадрат, нам нужно извлечь квадратный корень из 7400. Вот где ваш КПК калькулятор пригодится, если вы не Эйнштейн. Подключите 7400 к калькулятор и получить квадратный корень ……

Наш ответ — квадрат корень 7400 ……. 86.02 стопы!

Итак….. «C» на рисунке выше, которая представляет собой неизвестную длину растяжек, теперь известна нас 86,02 футов! Не забудьте добавить несколько дюймов или около того для обертывание точек растяжек, связывание и т. д. на каждом конце.

Сейчас вы говорите себе, либо я должен купить 100-футовую роль парня провод такой длины и отрежьте то, что мне нужно, а не сращивайте длины от 2 ролей по 50 футов, что не очень хорошая идея, особенно для башня Guying…Murphey только стоил мне еще денег! Крысы!

Теперь о другом ребята, необходимые для вашей установки, используют ту же формулу выше, убедившись, что вы знаете, насколько высоко точка крепления оттяжек для каждого комплекта парней и расстояние от вышку или мачту, чтобы привязать растяжку … затем просто вставьте числа в формулу, как в примере выше. Этот метод работает для любой башни, мачты и т. Д., Если он образует «правильную» треугольник »с землей под ним.Мы просто используем математику, чтобы представляют установку в этом примере.

Другой Например:

Ваша мачта 30 футов высокий. Мачта будет закреплена наверху, а затем выдвинется наружу к земля. Расстояние от основания мачты до точки оттяжек — 35 ноги … как долго будет длиться этот неизвестный провод?

Используя первую формулу Данные выше:

C в квадрате = A в квадрате + B в квадрате.

C в квадрате = 30 в квадрате + 35 кв.

C в квадрате = 900 + 1225

C в квадрате = 2125

Принимая квадрат корень 2125 = 46,09 футов!

Предупреждения и примечания:
Этот метод работает только для вышек и мачты на установках на плоской поверхности, когда угол между мачта или башня и парень указывают на нее под углом 90 градусов.Для углов, отличных от 90 градусов … пусть правит Мерфи … покупайте больше, парень провода, чем вы думаете, вам понадобится плюс еще немного и еще немного! Заряди его к закону Мерфи о его банковском счете! Если вы действительно хотели попасть в немного более сложной математики, затем выполните поиск в Google, чтобы узнать больше по теореме Пифагора. «Математика» усложняется, когда угол не 90 градусов! Удачи.

Используя этот метод, описанный выше, вы будете точно знать, как много растяжек на одного парня.

Всегда используйте рекомендованные оттяжки производителя мачты или башни. спецификации для вашего роста, ветровой нагрузки и т. д. для вашего конкретного установка. Будьте осторожны, не сожалейте. Никогда не устанавливайте вышка или мачта возле линий электропередач. Мерфи говорит что тот или другой упадет.

Больше хороших показаний на башне и мачте инсталляции и теорема Пифагора:

Брошюра Rohn Tower с растяжкой предложения.

Брошюра телескопической мачты Rohn с растяжкой предложения.

Калькуляторы теорем Пифагора: (оф.)

http://www.analyzemath.com/Geometry_calculators/pythagorean.html

http://www.algebra.com/calculators/geometry/pythagorean.mpl

Если известен другой метод для определения неизвестной длины растяжки, которая проста в использовании, пожалуйста поделитесь с нами своим мнением! n4ujw AT hamuniverse.ком … спасибо!

Кажется, мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.ЯЗЫК}} {{$ select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Провод имеет форму прямоугольника. Его длина i-class-8-maths-CBSE

Подсказка: в данном вопросе мы дали провод и две формы, первый прямоугольник и второй квадрат сделаны из него путем сгибания.Общая длина или периметр провода не меняется. Итак, давайте сначала найдем периметр прямоугольника, а затем приравняем его к площади квадрата, чтобы найти сторону квадрата. Затем, используя сторону, определим площадь квадрата.

Полный пошаговый ответ:

Во-первых, проволока имеет прямоугольную форму, поэтому мы найдем общую длину проволоки, вычислив периметр прямоугольника. В прямоугольнике у нас есть две длины (l) и две ширины (b), поэтому общая длина или периметр прямоугольника будет суммой всех значений ширины и длины.

Следовательно, формула для периметра (P) прямоугольника имеет вид
$ \ begin {align}
& P = l + b + l + b \\
& P = 2 (l + b) … ………….. (i) \\
\ end {align} $

В данном вопросе мы дали
Length, l = 40cm …………. (p)
А, ширина, b = 22 см ………… (q)

Подставляя значения в уравнение (i), получаем, что
$ P = 2 (40 + 22) $

Применяя правило BODMAS, нам нужно сделайте сложение в скобках, а затем умножьте,
$ \ begin {align}
& \ Rightarrow P = 2 \ times 62 \\
& \ Rightarrow P = 124cm \\
\ end {align} $

Это означает общую длина проволоки 124см.Теперь эта проволока перегибается в квадрат, что означает, что общая длина или периметр квадрата равна общей длине проволоки. Но мы знаем, что у квадрата четыре равные стороны. Если ‘a’ — длина одной стороны квадрата, тогда периметр квадрата будет равен
$ P = a + a + a + a = 4a $

Как мы знаем, общая длина провода составляет 124 см, что составляет равна периметру квадрата, поэтому мы можем написать:
$ \ begin {align}
& 124 = 4a \\
& \ Rightarrow a = \ dfrac {124} {4} \\
& \ Rightarrow a = 31cm .{2}} ………….. (iii) \\
\ end {align} $

Сравнивая значения площадей, рассчитанные по уравнениям (ii) и (iii), мы можем скажем, площадь квадрата больше, чем прямоугольника.

Следовательно, квадрат охватывает большую площадь, чем прямоугольник, полученный путем повторного сгибания той же проволоки.

Примечание. Следует соблюдать осторожность при написании формулы для периметра $ 2 \ left (l + b \ right) $ прямоугольника. Его не следует путать с площадью прямоугольника $ \ left (l \ times b \ right) $, потому что оба выглядят примерно одинаково.

12.4: Магнитная сила между двумя параллельными токами

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Объясните, как параллельные провода, по которым проходит ток, могут притягиваться или отталкиваться друг от друга
• Определите силу тока и опишите, как она связана с токоведущими проводами
• Рассчитайте силу притяжения или отталкивания между двумя токоведущими проводами

Можно ожидать, что два токоведущих провода создают между собой значительные силы, поскольку обычные токи создают магнитные поля, и эти поля оказывают значительные силы на обычные токи.Но вы не могли ожидать, что сила между проводами используется для определения силы тока. Вы также можете удивиться, узнав, что эта сила имеет какое-то отношение к тому, почему большие автоматические выключатели сгорают, когда они пытаются прервать большие токи.

Силу между двумя длинными, прямыми и параллельными проводниками, разделенными расстоянием r , можно найти, применив то, что мы разработали в предыдущих разделах. На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показаны провода, их токи, поле, создаваемое одним проводом, и, как следствие, сила, которую другой провод испытывает от созданного поля.Давайте рассмотрим поле, создаваемое проводом 1, и силу, которую он оказывает на провод 2 (назовем силу \ (F_2 \)). Поле из-за \ (I_1 \) на расстоянии r равно

\ [B_1 = \ frac {\ mu_0I_1} {2 \ pi r} \]

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (a) Магнитное поле, создаваемое длинным прямым проводником, перпендикулярно параллельному проводнику, как показано правилом правой руки (RHR) -2. (b) Вид сверху двух проводов, показанных на (a), с одной линией магнитного поля, показанной для провода 1. RHR-1 показывает, что сила между параллельными проводниками притягивает, когда токи идут в одном направлении.Подобный анализ показывает, что сила отталкивания между токами в противоположных направлениях.

Это поле однородно по отношению к проводу 1 и перпендикулярно ему, поэтому сила \ (F_2 \), которую оно оказывает на длину l провода 2, определяется выражением \ (F = IlB \, sin \, \ theta \) с \ (sin \, \ theta = 1 \):

\ [F_2 = I_2lB_1. \ label {12.10} \]

Силы на проводах равны по величине, поэтому мы просто записываем F для величины \ (F_2 \) (обратите внимание, что \ (\ vec {F} _1 = — \ vec {F} _2 \).) Поскольку провода очень длинные, удобно думать о F / l , силе на единицу длины. Подстановка выражения для \ (B_1 \) в уравнение \ ref {12.10} и перестановка членов дает

Примечание

\ [\ frac {F} {l} = \ frac {\ mu_0I_1I_2} {2 \ pi r}. \ label {12.11} \]

Отношение F / l — это сила на единицу длины между двумя параллельными токами \ (I_1 \) и \ (I_2 \), разделенными расстоянием r . Сила притягивающая, если токи в одном направлении, и отталкивающая, если они в противоположных направлениях.

Эта сила отвечает за пинч-эффект в электрических дугах и другой плазме. Сила существует независимо от того, есть ток в проводах или нет. Это очевидно только в том случае, если общая плотность заряда равна нулю; в противном случае кулоновское отталкивание преодолевает магнитное притяжение. В электрической дуге, где заряды движутся параллельно друг другу, сила притяжения сжимает токи в трубку меньшего размера. В крупных автоматических выключателях, таких как те, которые используются в системах распределения электроэнергии по соседству, защемляющий эффект может концентрировать дугу между пластинами переключателя, пытаясь прервать большой ток, прожигать дыры и даже зажигать оборудование.{-7} \, Н / м \). Это основа определения ампера.

Провода бесконечной длины непрактичны, поэтому на практике токовый баланс строится с катушками проводов, разделенными на несколько сантиметров. Для определения силы тока измеряется сила. Это также дает нам метод измерения кулона. Мы измеряем заряд, который течет по току в один ампер за одну секунду. То есть \ (1 \, C = 1 \, A \ cdot s \). Как для ампера, так и для кулонов метод измерения силы между проводниками на практике является наиболее точным.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): расчет сил на проводах

Два провода, по которым ток выводится из страницы, имеют ток величиной 5,0 мА. Первый провод расположен в точке (0,0 см, 3,0 см), а другой провод — в точке (4,0 см, 0,0 см), как показано на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Какова сила магнитного поля на единицу длины первого провода на втором и второго провода на первом?

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): два токоведущих провода в заданных местах с токами, выходящими за пределы страницы.

Стратегия

Каждый провод создает магнитное поле, которое ощущает другой провод. Расстояние вдоль гипотенузы треугольника между проводами — это радиальное расстояние, используемое в расчетах для определения силы на единицу длины. Поскольку в обоих проводах токи протекают в одном направлении, сила направлена ​​навстречу друг другу.

Раствор

Расстояние между проводами, полученное при нахождении гипотенузы треугольника:

\ [r = \ sqrt {(3.{-11} \ hat {j}) Н / м. \]

Значение

Эти провода создавали магнитные поля одинаковой величины, но в противоположных направлениях друг у друга. Независимо от того, идентичны поля или нет, силы, которые провода действуют друг на друга, всегда равны по величине и противоположны по направлению (третий закон Ньютона).

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Два провода, по которым ток выводится за пределы страницы, имеют ток величиной 2,0 мА и 3,0 мА соответственно.{-12} \, Н / м \)

Авторы и авторство

Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

Практическое правило длины кабеля

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу о кабелях

Нажмите здесь, чтобы перейти на нашу страницу о четвертьволновых трюках

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о линиях передачи

Новинка января 2008 года! Эта страница является результатом вопроса, который кто-то задал нам о вычислении физической длины коаксиального кабеля по его частотной характеристике с разверткой.Но вы можете применить математику «наоборот» и использовать это как метод для бедняков для измерения эффективной диэлектрической проницаемости для микрополосковых и полосковых, а также коаксиальных структур.

Вот соответствующая страница, на которой показан метод расчета диэлектрической проницаемости по групповой задержке.

Расчет длины кабеля по провалам КСВН

Всякий раз, когда вы измеряете S-параметры коаксиального кабеля, в отклике появляются заметные провалы на S11 (и, возможно, менее заметные на S21), периодические с частотой.Они происходят через регулярные промежутки времени, разделенные величиной, которую мы назовем «deltaF». Провалы вызваны чем-то внутри кабеля, которое вызывает конструктивные и деструктивные помехи. Длину можно рассчитать по расстоянию между пиками или провалами, однако провалы в S11 лучше определены, поэтому мы предпочитаем использовать их для этой цели. Имейте в виду, что это всегда приблизительное решение, если вы хотите большей точности при измерении электрической длины, вам следует подогнать модель к измеренным данным или посмотреть на групповую задержку.

Для людей, которые не заботятся о производных, мы представим формулу сразу.

Где v _light — скорость света в среде. Скорость света равна «c», умноженному на коэффициент скорости среды VF (мера того, насколько скорость света замедляется в среде). Для коаксиального кабеля коэффициент скорости равен 1 / SQRT (ER), где ER — диэлектрическая проницаемость диэлектрического наполнителя.

Два типа несоответствия вызывают один и тот же эффект, мы опишем оба типа ниже.

Корпус 1

При первом типе рассогласования импеданс кабеля немного отличается от 50 Ом. Для кабеля 0,049 дюйма при ER = 2,1 внутренний диэлектрик толщиной 13 мил дает импеданс около 55 Ом (несравнимо для 50 Ом). Мы смоделировали кабель в ADS, а затем посмотрели на частотную характеристику.

Провалы в S11 имеют регулярный интервал примерно 104 МГц, о чем свидетельствуют маркеры на графике ниже. Это «deltaF», которое мы введем в уравнение вверху страницы.Решив длину кабеля, мы получим 0,995 метра, погрешность всего 0,5%!

Глядя на этот случай на диаграмме Смита, мы видим, что коэффициент отражения на входе показывает круг между 50 Ом и более высоким импедансом. Более высокий импеданс возникает, когда длина составляет нечетное число четвертей длины волны, и в этом случае он действует как трансформатор импеданса. Провалы возникают всякий раз, когда кабель действует как любое кратное двум четвертьволновым длинам. Вот объяснение: один четвертьволновый трансформатор перемещает нагрузку на импеданс, отличный от пятидесяти Ом, а второй четвертьволновый трансформатор возвращает сопротивление до пятидесяти Ом.

Угадайте, что? Вы можете рассчитать полное сопротивление кабеля по точкам максимума на кривой возвратных потерь. В этих точках кабель действует как настоящий четвертьволновый трансформатор. Загляните сюда позже, и мы опубликуем расчет!

Корпус 2

Здесь кабель хорошо согласован с сопротивлением 50 Ом (центральный провод 14,6 мил, внутренний диаметр внешнего проводника 49 мил), но разъемы на каждом конце имеют ужасный КСВН (но одинаковые на каждом конце). Мы смоделировали эту проблему как небольшой шунтирующий конденсатор на каждом конце 50-омной линии.

В этом случае мы знаем из нашей страницы «Уловки четвертьволны», что равные рассогласования можно отменить, разместив их примерно на расстоянии четверти волны (емкостные рассогласования требуют немного меньше четверти длины волны для устранения).

Ниже приведен ответ этой уродливой модели кабеля. Обратите внимание, что самый первый провал — это когда длина кабеля меньше 1/4 длины волны. С этого момента провалы возникают, когда кабель представляет собой нечетное количество четвертьволновых волн или расстояние между каждым провалом вызвано дополнительной полуволной.Расстояние между первыми двумя провалами (deltaF) составляет 99 МГц. Подставляя это в уравнение, мы вычисляем длину кабеля в 1,045 метра, погрешность составляет 4,5%.

Когда мы смотрим на реакцию этого случая на диаграмме Смита, мы видим, что коэффициент отражения увеличивается по спирали наружу, но на всех частотах, где длина кабеля нечетное число четвертьволны, достигается 50 Ом. По мере увеличения частоты максимальный коэффициент отражения все больше и больше уменьшается от пятидесяти Ом.Конденсатор, который мы смоделировали, соединитель выглядит все ближе и ближе к РЧ короткому замыканию при увеличении частоты.

Происхождение

Это в стадии строительства. Проверьте позднее!

Электрическая длина

Предположим, что провод передает случайные цифровые данные со скоростью 1 Мбит / с. (один мегабит в секунду).Мы назовем эту скорость передачи данных f _b , поэтому f _b = 1 × 10⁠ ⁶ бит / сек. Пример формы волны будет выглядеть так

Хотя этот сигнал не похож на синусоиду, его можно точно смоделировать. путем сложения большого количества синусоидальных волн.Для идеального цифрового сигнала данных выше синусоида будет в диапазоне от постоянного тока до бесконечной частоты. Это означает длина волны синусоидальной волны наивысшей частоты равна нулю, поэтому все кабели — неважно насколько короткие, их нужно рассматривать как линии передачи.

Цифровые сигналы в реальном мире не выглядят точно так же, как идеальные сигналы выше.Они могут больше походить на красную линию ниже:

Обратите внимание на то, что фактические формы сигналов не переходят мгновенно с одного напряжения на другое. Другая. Частично это связано с емкостью, индуктивностью и сопротивлением кабель.Единственный способ мгновенно изменить напряжение на конденсаторе — это ввести бесконечное количество тока в него. Если вы хотите получить бесконечный ток через резистор, вам нужно бесконечное напряжение, которого у вас нет.

При описании реального цифрового сигнала мы можем говорить о его времени нарастания, Т _Р . Это время, необходимое для перехода сигнала от один уровень на другой.

Обратите внимание, что в некоторых системах время нарастания для перехода от логического 0 к логическому 1 то же самое, что и время спада для перехода от логической 1 обратно к логическому 0 — как есть в рисунок выше.Однако это зависит от системы. Есть логические семейства, в которых время нарастания отличается от времени спада. В таком случае используйте более короткий из двух раз для расчета электрической длины.

Иногда время нарастания неясно, так как фактический сигнал может никогда не достигнуть идеальный уровень. В этих случаях вы можете определить конец времени нарастания. как момент времени, когда форма волны «близка» к другому уровню.Ошибка в 10% разницы между двумя логическими уровнями — это один из способов сделать это.

Многие логические семейства четко определяют диапазоны учитываемых напряжений. допустимые уровни логического 0 и логической 1.В этом случае вы можете использовать эти пороговые значения.

Точное определение времени нарастания не так важно для расчетов обсуждается здесь. Это расчеты по порядку величины.

Частоты, используемые случайным цифровым сигналом, находятся в диапазоне от постоянного тока (ноль герц). до f _H , где $$ {f_H} \ приблизительно {1 \ over {{T_R}}} $$ В приведенном выше уравнении, если единицы измерения на T _R — секунды, то единицы измерения на f _H будет число циклов в секунду, также известное как герц.

No related posts.