Электроника/Проверка знаний/Основы электричества/Сопротивления: различия между версиями

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Строка 206: Строка 206:


{{Примечание1|
{{Примечание1|
Этот вопрос служит отличным обзором математических понятий научной нотации и процентов. Им придется рассчитать допустимый диапазон значений сопротивления для каждого резистора, чтобы определить, попадает ли измеренное значение в этот диапазон.
Этот вопрос служит отличным обзором математических понятий научной нотации и процентов. Им придется рассчитать допустимый диапазон значений сопротивления для каждого резистора, чтобы определить, попадает ли измеренное значение в этот диапазон.
}}
}}

Версия от 12:42, 9 июля 2023

Перевод: Мякишев Е.А.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Сопротивления[1]

Вопрос 1

Здесь показано схематическое обозначение резистора:

Каково назначение резистора? Какую функцию он выполняет? Также нарисуйте иллюстрацию того, как выглядит настоящий резистор.

Ответ:

Назначение резистора - обеспечить точную величину электрического сопротивления в цепи. Вот иллюстрация небольшого (1/8 или 1/4 ватта) резистора:

Также полезно знать, что символ зигзага, показанный в вопросе, - не единственный символ, используемый для обозначения резисторов. Другой распространенный символ резистора показан здесь:

Примечание

Студенты могут (правильно) спросить: "Зачем нужен такой компонент, единственная цель которого - препятствовать потоку электронов?". Хотя сначала резисторы могут показаться довольно бессмысленными, в итоге они оказываются чрезвычайно ценными электрическими/электронными компонентами. Если вас спросят, вы можете привести несколько вариантов использования резисторов в цепях:

  • Ограничение максимального тока в цепи до безопасного значения.
  • Для "разделения" напряжения на пропорции.
  • Для "масштабирования" движения измерительных приборов, для точного измерения тока и напряжения.
  • Для обеспечения некороткого пути для разряда статического электричества.

Вопрос 2

Иногда резисторы изображаются на электрических и электронных схемах не этим символом:

Нарисуйте этот другой символ рядом с тем, который показан выше.

Ответ:
Примечание

Возможно, будет хорошей идеей иногда рисовать схемы для ваших студентов, используя символ "другого" резистора, просто чтобы они не были застигнуты врасплох, когда увидят этот символ в реальных схемах. Только не забудьте сохранить последовательность в символах в каждой схеме: никогда не смешивайте два разных символа в одной схеме!

Вопрос 3

Примитивный резистор можно создать, набросав толстую линию на листе бумаги карандашом (не чернильной ручкой!):

Как можно увеличить сквозное электрическое сопротивление этой карандашной метки? Как его можно уменьшить? Объясните свои ответы.

Ответ:

Электрическое сопротивление карандашной метки может быть увеличено за счет увеличения ее длины. Его можно уменьшить, увеличив ширину.

Примечание

Создание резистора на бумаге с помощью карандаша - это очень простой эксперимент, сопротивление которого можно измерить с помощью омметра. Я настоятельно рекомендую использовать его в качестве упражнения в классе!

Вопрос 4

Когда резистор проводит электрический ток, его температура повышается. Объясните, какое значение имеет это явление для применения резисторов в электрических цепях. Другими словами, почему нас должно волновать повышение температуры резистора?

Кроме того, что это говорит о технических характеристиках резисторов? Помимо наличия определенного номинала сопротивления (т.е. определенного количества Ом), какой еще номинал важен для правильного выбора резисторов в электрических цепях?

Ответ:

Эффект нагрева при прохождении электричества через сопротивление имеет большое значение, поскольку это сопротивление может быть повреждено чрезмерной температурой. Чтобы избежать повреждения, резисторы должны быть выбраны таким образом, чтобы они могли выдерживать определенное количество нагрева.

Примечание

Студенты должны понять, что одно лишь сопротивление не полностью определяет выбор резистора для электрической службы. Невнимание к номинальным значениям рассеиваемой мощности резистора может привести к катастрофическому отказу!

Хорошим последующим вопросом будет спросить, в каких единицах измерения измеряется этот вид тепловой мощности.

Вопрос 5

Электрическое сопротивление многих резисторов обозначается набором цветовых кодов, или "полос", нанесенных по их окружности. Стандартный цветовой код связывает каждый цвет с определенной десятичной цифрой (от 0 до 9). Соотнесите каждую из следующих цифр с соответствующим цветом:

  • 0 =
  • 1 =
  • 2 =
  • 3 =
  • 4 =
  • 5 =
  • 6 =
  • 7 =
  • 8 =
  • 9 =
Ответ:
  • 0 = Черный
  • 1 = Коричневый
  • 2 = Красный
  • 3 = Оранжевый
  • 4 = Желтый
  • 5 = Зеленый
  • 6 = Синий
  • 7 = Фиолетовый
  • 8 = Серый
  • 9 = Белый
Примечание

Для запоминания этого цветового кода было придумано несколько стишков, большинство из которых "политически некорректны". Я часто предлагаю ученикам придумать свои собственные стишки для запоминания этого цветового кода, а неуместные творения отсеиваю от общего обсуждения в классе.

Вопрос 6

Ответ:

Вопрос 7

Что обозначает последняя цветовая полоса на резисторе с цветовой маркировкой?

Ответ:

На этот вопрос существует более одного ответа! На некоторых резисторах последняя полоса представляет собой допуск (также известный как точность) для данного резистора, выраженный в процентах. На других резисторах последняя полоса представляет собой показатель надежности данного резистора.

Примечание


Этот вопрос сформулирован достаточно просто и прямо, чтобы студенты могли подумать, что существует только один правильный ответ. Однако, проведя небольшое исследование, они должны обнаружить, что здесь задействовано гораздо больше, чем может охватить один простой ответ! Обсудите с учащимися различные типы цветовых кодов, а также то, в каких приложениях можно встретить резисторы с цветовыми кодами "надежности".

Что касается точности, то ничто в жизни не является абсолютно точным. Однако отсутствие идеальной точности не обязательно означает полную неопределенность. В науке, в частности, важно, чтобы все данные сопровождались указанием точности (или допуска). Ваши студенты могут быть знакомы с "пределами погрешности", указанными для опросов общественного мнения. В резисторах эта "погрешность" (выражение неопределенности) указывается в явном виде в виде отдельной цветовой полосы.

Вопрос 8

Ответ:

Вопрос 9

Ответ:

Вопрос 10

Определите, находятся ли следующие резисторы в диапазоне сопротивлений, указанном их цветовыми кодами:

  • (Org, Org, Red, Blk, Blu) Измеренное сопротивление = 332,5 Ом
  • (Brn, Blk, Blk, Gld, Red) Измеренное сопротивление = 9,7 Ом
  • (Blu, Vio, Brn, Red, Grn) Измеренное сопротивление = 67,43 kΩ
  • (Red, Wht, Grn, Yel, Vio) Измеренное сопротивление = 2,949 MΩ
  • (Желтый, Вио, Орг, Глд) Измеренное сопротивление = 44,68 кΩ
  • (Gry, Red, Brn, Sil) Измеренное сопротивление = 905 Ω
  • (Grn, Blu, Gld) Измеренное сопротивление = 6,73 Ом
  • (Vio, Brn, Red, Gld, Brn) Измеренное сопротивление = 70.82 Ω
  • (Wht, Org, Blu, Brn, Grn) Измеренное сопротивление = 9,38 кОм
  • (Red, Blk, Wht, Grn, Vio) Измеренное сопротивление = 20,86 MΩ

Предположим, что все перечисленные здесь пятиполосные резисторы используют прецизионный цветовой код в отличие от военного пятиполосного кода, где пятая полоса указывает на надежность резистора.

Ответ:
  • (Org, Org, Red, Blk, Blu) Измеренное сопротивление = 332,5 Ом В пределах допуска
  • (Brn, Blk, Blk, Gld, Red) Измеренное сопротивление = 9,7 Ом Вне допуска!
  • (Blu, Vio, Brn, Red, Grn) Измеренное сопротивление = 67,43 кОм В пределах допуска
  • (Red, Wht, Grn, Yel, Vio) Измеренное сопротивление = 2,949 MΩ В пределах допуска
  • (Желтый, Вио, Орг, Глд) Измеренное сопротивление = 44,68 кОм В пределах допуска
  • (Gry, Red, Brn, Sil) Измеренное сопротивление = 905 Ом Вне допуска!
  • (Grn, Blu, Gld) Измеренное сопротивление = 6.73 Ω Вне допуска!
  • (Vio, Brn, Red, Gld, Brn) Измеренное сопротивление = 70.82 Ω В пределах допуска!
  • (Wht, Org, Blu, Brn, Grn) Измеренное сопротивление = 9,38 кОм В пределах допуска
  • (Red, Blk, Wht, Grn, Vio) Измеренное сопротивление = 20.86 MΩ Вне допуска!
Примечание

Этот вопрос служит отличным обзором математических понятий научной нотации и процентов. Им придется рассчитать допустимый диапазон значений сопротивления для каждого резистора, чтобы определить, попадает ли измеренное значение в этот диапазон.

Вопрос 11

Найдите один или два реальных резистора и принесите их с собой в класс для обсуждения. Перед обсуждением выясните как можно больше информации о ваших резисторах:

  • Сопротивление (идеальное);
  • Сопротивление (фактическое);
  • Номинальная мощность;
  • Тип (углеродистые, металлопленочные, проволочные, композиционные);
Ответ:

Если возможно, найдите технический паспорт производителя ваших компонентов (или хотя бы технический паспорт аналогичного компонента), чтобы обсудить его с одноклассниками.

Будьте готовы доказать фактическое сопротивление ваших резисторов в классе, используя мультиметр!

Примечание

Цель этого вопроса - заставить студентов кинестетически взаимодействовать с предметом. Может показаться глупым, что ученики участвуют в упражнении "покажи и расскажи", но я обнаружил, что такие задания очень помогают некоторым ученикам. Для тех учащихся, которые по своей природе являются кинестетиками, очень полезно потрогать реальные компоненты во время изучения их функций. Конечно, этот вопрос также предоставляет им прекрасную возможность попрактиковаться в интерпретации цветовых кодов и/или маркировки компонентов, использовать мультиметр, обращаться к техническим паспортам и т.д.

См.также

Внешние ссылки