darblapas

Diriģentu īpašā pretestība

The Great Gildersleeve: Leroy Smokes a Cigar / Canary Won't Sing / Cousin Octavia Visits (Decembris 2018).

Anonim

Diriģentu īpašā pretestība

Pamataprīkojums


jautājums 1

Ņemot vērā divus metāla stieples garumus, kuriem būs vismazākā elektriskā pretestība: viena ir īsa vai tāda, kas ir garš "# 1"> Atklāj atbildi Paslēpt atbildi

Īsajam vadam būs mazāka elektriskā pretestība nekā garajam vadam.

Piezīmes:

Lai izteiktu šo jēdzienu, pastāv daudzas analoģijas: ūdens caur cauruli, saspiests gaiss caur šļūteni utt. Kuras caurules vai šļūtene ir mazāk ierobežojoša: īsa vai garā?

2. jautājums

Ņemot vērā divu metāla stieples garumu ar apaļām šķērsgriezēm, kurām būs vismazākā elektriskā pretestība: viena, kas ir mazs diametrs vai liela diametra? Pieņemsim, ka visi pārējie faktori ir vienādi (tas pats metāla veids, to pašu stieples garums utt.).

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Liela diametra stieplei būs mazāka elektriskā pretestība nekā mazā diametra stieplim.

Piezīmes:

Lai izteiktu šo jēdzienu, pastāv daudzas analoģijas: ūdens caur cauruli, saspiests gaiss caur šļūteni utt. Kuras caurules vai šļūtene ir mazāk ierobežojoša: izdilis vai tauku viens?

3. jautājums

Kas ir īpaša pretestība, ko simbolizē grieķu burts "rho" (ρ)?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Specifiskā pretestība ir pasākums, kā pretestība jebkurai konkrētai vielai attiecībā pret tā garumu un šķērsgriezuma laukumu.

Piezīmes:

Vaicājiet saviem skolēniem: "Kāpēc ir svarīgi iegūt daudzumu, ko sauc par īpašu pretestību? Kāpēc mēs ne tikai salīdzinām dažādu vielu "pretestību" regulārās omu vienībās?

4. jautājums

Uzrakstiet vienotu vienādojumu, kas saistīts ar elektrodinātāja pretestību, īpašo pretestību, garumu un šķērsgriezuma laukumu.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

R = ρ l


A

Kur

R = pretestība, mērot gar vadītāja garumu

ρ = vielas īpašā pretestība

l = vadītāja garums

A = vadītāja šķērsgriezuma laukums

Pārbaudes jautājums: algebriski manipulēt ar šo vienādojumu, lai atrisinātu garumu (l), nevis risinājumu pretestībai (R), kā parādīts attēlā.

Piezīmes:

Labvēlīgs uzdevums saistībā ar saviem skolēniem ir analizēt šo vienādojumu (un faktiski jebkura vienādojuma) kvalitatīvi, nevis tikai kvantitatīvi . Jautājiet skolēniem, kas notiks ar R, ja pieaugs ρ, vai ja l samazināsies, vai ja A samazināsies. Daudzi skolēni to uzskata par grūtāku problēmu nekā strādāt ar reāliem skaitļiem, jo ​​viņi nevar izmantot savus kalkulatorus, lai sniegtu viņiem kvalitatīvas atbildes (ja vien viņi neiekļauj izlases skaitļus vienādojumā, pēc tam nomainiet vienu no šiem numuriem un no jauna aprēķiniet - bet tas ir divreiz vienādojuma risināšanas darbs ar vienu numuru kopu, vienreiz!).

5. jautājums

Pārbaudiet šādu īpašo pretestības tabulu dažādiem metāliem:


Metāla veidsρ Ω · cmil / ft @ 32 ° Fρ Ω · cmil / ft @ 75 ° F


Cinks (ļoti tīrs)34.59537.957


Alva (tīra)78.48986.748


Vara (tīra atkausēta)9.39010.351


Vara (cietā veidā)9.81010.745


Vara (atkausēts)9.59010.505


Platīns (tīrs)65.67071.418


Sudrabs (tīrs kausētais)8.8319.674


Niķelis74.12885.138


Tērauda trose)81.17990.150


Dzelzs (aptuveni tīrs)54.52962.643


Zelts (tīrs 99, 9%)13.21614.404


Alumīnijs (tīrs 99, 5%)15.21916.758


No parādītajiem metāliem, kas ir labākais elektrības vadītājs? Kura ir vissliktākā? Ko jūs novērojat par šo metālu izturību pret temperatūru, tiek palielināts no 32 ° F līdz 75 ° F?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Šeit ir viena un tā pati galdiņa, pasūtījums atkārtoti sakārtots, lai parādītu pretestību vismaz no lielākās:


Metāla veidsρ Ω · cmil / ft @ 32 ° Fρ Ω · cmil / ft @ 75 ° F


Sudrabs (tīrs kausētais)8.8319.674


Vara (tīra atkausēta)9.39010.351


Vara (atkausēts)9.59010.505


Vara (cietā veidā)9.81010.745


Zelts (tīrs 99, 9%)13.21614.404


Alumīnijs (tīrs 99, 5%)15.21916.758


Cinks (ļoti tīrs)34.59537.957


Dzelzs (aptuveni tīrs)54.52962.643


Platīns (tīrs)65.67071.418


Niķelis74.12885.138


Alva (tīra)78.48986.748


Tērauda trose)81.17990.150


Piezīmes:

Šīs tabulas dati tika ņemti no American Electrician's Handbook (vienpadsmitā izdevuma) tabulas 1-97 no Terrell Croft un Wilford Summers.

Dažiem studentiem var rasties pārsteigums, ka zelts patiesībā ir sliktāks elektrības vadītājs nekā varš, bet dati nav melo! Silver ir patiešām vislabākā, bet zelts ir izvēlēts daudziem mikroelektronikas lietojumiem, jo ​​tā ir izturīga pret oksidēšanu.

6. jautājums

Kāda ir 12-izmēra vara stieples elektriskā pretestība 500 pēdas garumā istabas temperatūrā?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Stiepes pretestība = 0, 7262 Ω

Piezīmes:

Vaicājiet saviem skolēniem dalīties ar datu avotiem: ρ, šķērsgriezuma laukuma utt.

7. jautājums

Spole satur nezināmu alumīnija stieples garumu. Vada izmērs ir 4 AWG. Par laimi, abi stieņa gali ir pieejami saskarei ar ommetru, lai noteiktu visu spoles pretestību. Izmērītā stiepes kopējā pretestība ir 0.135 Ω. Cik daudz stieples ir uz ruļļa (ja spole ir istabas temperatūrā)?

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

353, 51 pēdas

Piezīmes:

Šis jautājums ilustrē vēl vienu praktisku konkrētu pretestības aprēķinu pielietojumu: kā noteikt stieples garumu uz preses. Izturības daudzums šajā piemērā ir diezgan zems, un tas ir tikai daļa no omas. Jautājiet saviem skolēniem, kādas problēmas viņiem var rasties, cenšoties izmērīt tik zemu pretestību ar precizitāti. Vai tipiskās kļūdas, kas rodas šādā zema pretestības mērījumā, parasti padara to garuma aprēķinus par pārmērīgiem vai pārāk zemiem? Kāpēc

8. jautājums

Vara "kopnes" šķērsgriezuma izmēri ir 8 cm un 2, 5 cm. Cik liela pretestība būtu šai kopnei, ja tā garums ir 10 metri? Pieņemsim, ka temperatūra ir 20 o Celsija.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

83, 9 μΩ

Piezīmes:

Šis jautājums ir labs metrikas sistēmas pārskats, kas attiecas uz centimetriem līdz metriem un tamlīdzīgi. Tas var būt arī labs vienības reklāmguvumu pārskats, ja studenti izvēlas veikt pretestības aprēķinus, izmantojot angļu vienības (cmils vai kvadrātveida collas), nevis metriska.

Studenti var būt pārsteigti par zemo pretestības skaitli, bet atgādināt viņiem, ka viņi strādā ar cietu vara bāru, šķērsgriezuma laukumā virs 3 kvadrātveida collas. Tas ir viens liels diriģents!

9. jautājums

Aprēķina 20 metru garuma vara stieples ar diametru 0, 05 cm pilnīgu pretestību. Izmantojot 1, 678 × 10 -6 Ω · cm, vara īpašajai pretestībai.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

1, 709 Ω

Piezīmes:

Nekas šeit komentēt nav - vienkārši pretestības aprēķins ar taisnīgu rezultātu. Tomēr studentam jābūt uzmanīgiem par centimetru dimensiju!

10. jautājums

Aprēķiniet šajā ķēdē slodzes pretestībai piegādāto jaudas daudzumu:

Arī aprēķiniet jaudas daudzumu, kas tiks piegādāts slodzes rezistoram, ja vadi būtu supravadoši (R wire = 0.0 Ω).

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

P slodze ≈ 170 W (ar pretestības stiepli)

P slodze = 180 W (ar supravadīts stiepli)

Pārbaudes jautājums: salīdziniet strāvas virzienu caur visām šīs ķēdes sastāvdaļām ar to sprieguma pilienu polaritāti. Ko jūs novērojat par sakarību starp strāvas virzienu un sprieguma polaritāti akumulatoram, pret visiem rezistoriem "paslēptas piezīmes"> Piezīmes:

Ne tikai šis jautājums ir laba prakse sērijas ķēžu aprēķiniem (Ohmas un Jūla likumi), bet praktiski arī ievieš supravadītājus.

11. jautājums

Pieņemsim, ka barošanas sistēma piegādā maiņstrāvu pie pretestības slodzes, kas izceļas ar 150 ampēriem:

Aprēķināt griezes spriegumu, slodzes jaudas izkliedēšanu, spēku, ko izraisa stieples pretestība (R stieple ), un vispārējo jaudas efektivitāti, ko norāda Grieķijas burts "eta" (η = ((P slodze ) / (P avots ))) .

E slodze =
P slodze =
P līnijas =
η =

Tagad pieņemsim, ka mums vajadzētu pārveidot gan ģeneratoru, gan slodzi, lai darbotos pie 2400 voltiem, nevis 240 voltiem. Šis desmitkārtīgais sprieguma pieaugums ļauj tikai vienu desmito daļu no strāvas nodot tikpat daudz enerģijas. Tā vietā, lai nomainītu visu vadu ar citu vadu, mēs nolemj izmantot tādu pašu vadu kā iepriekš, kam ir tāda pati pretestība (0, 1 Ω uz garumu) kā iepriekš. Atkārtoti aprēķiniet šīs (augsta sprieguma) sistēmas slodzes spriegumu, slodzes jaudu, izšķērdēto jaudu un kopējo efektivitāti:

E slodze =
P slodze =
P līnijas =
η =
Atklāt atbildi Slēpt atbildi

240 voltu sistēma:

E slodze = 210 volti
P slodze = 31, 5 kW
P līnijas = 4, 5 kW
η = 87, 5%

2400 voltu sistēma:

E slodze = 2397 volti
P slodzes = 35, 96 kW
P līnijas = 45 W
η = 99, 88%

Piezīmes:

Šāds piemērs parasti veic labu darbu, noskaidrojot ieguvumus, lietojot augstspriegumu zem zema sprieguma lielu elektroenerģijas daudzumu pārraidīšanai lielos attālumos.

12. jautājums

Vienkāršas energosistēmas efektivitāte (η) ar zudumiem, kas rodas vados, ir ķēdes strāvas, stieples pretestības un kopējās enerģijas avota jauda:

Šeit ir sniegta vienkārša efektivitātes aprēķina formula:

η = P avots - I 2 R


P avots

Kur

P avots = sprieguma avota izejas jauda, ​​vatos (W)

I = ķēdes strāva, ampēros (A)

R = kopējā stieples pretestība (R wire1 + R wire2 ), jo ohm (Ω)

Algebriski manipulēt ar šo vienādojumu, lai atrisinātu stieples pretestību (R) attiecībā uz visiem pārējiem mainīgajiem lielumiem, un pēc tam aprēķina maksimālo pieļaujamo stieples pretestību energosistēmai, ja strāvas avota jauda ir 200 kW, strādā pie strāvas 48 ampēriem pie minimālā efektivitāte 90%.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

R = P avots - ηP avots


Es 2

Maksimālais pieļaujamais (kopējais) stieples izturība ir 8, 681 Ω.

Piezīmes:

Studentiem bieži sastopama kļūda 90% vietā tiek rādīta kā 90, nevis kā "0.9".

13. jautājums

Kāds vara stieples izmērs (mērierīce) ir vajadzīgs šajā shēmā, lai nodrošinātu, ka slodze tiek sasniegta vismaz 110 volti. "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00166x01.png">

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

# 6 metāla vara stieple ir tuvu, bet tas nav pietiekami liels. # 5 gabarīts vai lielāks būs pietiekami.

Piezīmes:

Lai atrisinātu šo problēmu, ir nepieciešami vairāki soļi: Ohmas likums, algebriskās manipulācijas ar īpašo pretestības vienādojumu un pētījumi par stiepļu izmēriem. Pārliecinieties, ka pietiekami daudz laika apspriedīsit šo problēmu ar saviem skolēniem!

Vispārējas "slodzes" jēdziens ir jebkura sastāvdaļa vai ierīce, kas ķēdē izkliedē elektroenerģiju. Bieži vien vispārējās slodzes simbolizē rezistoru simbols (zigzaga līnija), pat ja tie patiešām nevar būt rezistori.

14. jautājums

Slimības mērītājs ir sensora ierīce, ko plaši izmanto kosmiskās aviācijas rūpniecībā, lai pārbaudītu transportlīdzekļus un mehāniskos komponentus. Paskaidrojiet, kāds ir spriedzes mērītājs un kā tas darbojas.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Celma mērītājs pārveido mikro-mehāniskās kustības ("celma") elektriskās pretestības izmaiņās. Raksturīgi, ka sprieguma mērītāji tiek izmantoti, lai izmērītu metāla komponentu stiepšanu, saspiešanu un griešanu.

Piezīmes:

Uzdodiet saviem skolēniem saistīt savas atbildes uz attēlā redzamo jautājumu. Kā šī dīvaino izskatu ierīce reāli mēra spriedzi "darbvirsmas panelis paneļa paneļa noklusējuma" elementu skapī>

15. jautājums

Kā vadītāja vadītspēja (G) ir saistīta ar tā garumu? Citiem vārdiem sakot, jo ilgāk diriģents, (

) tā vadība ir, visi pārējie faktori ir vienādi.

Atklāt atbildi Slēpt atbildi

Virziens samazinās, palielinoties garumam, visiem pārējiem faktoriem jābūt vienādiem.

Sekojošais jautājums: kā "vadītspēja" (G) matemātiski ir saistīta ar pretestību (R) un kāda ir vadīšanas mērvienība?

Piezīmes:

Vadāmībai ir divas mērīšanas vienības: vecā vienība (kas ir pilnīgi saprotama, lai arī jūsu skolēni uz to sāk smieties) un jaunā vienība (nosaukta pēc slavenā elektriska pētnieka). Pārliecinieties, ka jūsu studenti ir iepazinušies ar abiem.

  • ← Iepriekšējā darba lapa

  • Darba lapa indekss

  • Nākamā darblapa →