Tinee9: Resistores em série: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Nível do tutorial: Nível básico.

Isenção de responsabilidade: por favor, tenha um pai / responsável para vigiar se você for criança, porque você pode causar um incêndio se não for cuidadoso.

O design eletrônico remonta ao telefone, lâmpada, plantas alimentadas em CA ou CC, etc. Em toda a eletrônica você executa em 3 componentes básicos: Resistor, Capacitor, Indutor.

Hoje com o Tinee9 vamos aprender sobre resistores. Não aprenderemos os códigos de cores para resistores porque existem dois estilos de pacote: Thruhole e resistor SMD, cada um com seu próprio código ou nenhum código.

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Etapa 1: Materiais

Materiais:

Nscope

Variedade de resistores

Computador (que pode se conectar ao Nscope)

LTSpice (software

Abaixo está um link para o Nscope and Resistor Assortment:

Kit

Etapa 2: resistores

Os resistores são como canos que permitem que a água flua. Mas diferentes tamanhos de tubos permitem que uma quantidade diferente de água flua através deles. Por exemplo, um cano grande de 10 polegadas permitirá que mais água flua através dele do que um cano de 1 polegada. A mesma coisa com um resistor, mas ao contrário. Se você tiver um resistor de grande valor, menos elétrons serão capazes de fluir. Se você tem um valor de resistor pequeno, então você pode ter mais elétrons para fluir.

Ohms é a unidade de um resistor. Se você gostaria de aprender a história de como o ohm se tornou a unidade que leva o nome do físico alemão Georg Simon Ohm, acesse este wiki

Vou tentar manter isso simples.

A Lei de Ohm é uma lei universal segundo a qual tudo obedece: V = I * R

V = Tensão (Energia Potencial. Unidade é Volt)

I = Corrente (termos simples, número de elétrons fluindo. Unidade é Amps)

R = Resistência (tamanho do tubo, mas menor é maior e maior é menor. Se você souber a divisão, então o tamanho do tubo = 1 / x onde x é o valor da resistência. Unidade é Ohms)

Etapa 3: Matemática: Exemplo de resistência em série

Portanto, na imagem acima está uma captura de tela de um modelo LTspice. LTSpice é um software que ajuda engenheiros elétricos e pessoal de Hobby a projetar um circuito antes de construí-lo.

No meu modelo, coloquei uma fonte de tensão (por exemplo, bateria) no lado esquerdo com o + e - em um círculo. Em seguida, desenhei uma linha em zigue-zague (este é um resistor) com R1 acima dele. Em seguida, desenhei outra linha para outro resistor com R2 acima dele. Desenhei a última linha para o outro lado da fonte de tensão. Por último, coloquei um triângulo de cabeça para baixo na linha inferior do desenho que representa Gnd ou ponto de referência do circuito.

V1 = 4,82 V (Nscope's + 5V rail Voltage from USB)

R1 = 2,7 Kohms

R2 = 2.7Kohms

I =? Ampères

Essa configuração é chamada de circuito em série. Então, se quisermos saber a corrente ou o número de elétrons fluindo no circuito, adicionamos R1 e R2 juntos, que em nosso exemplo = 5,4 Kohms

Exemplo 1

Portanto, V = I * R -> I = V / R -> I = V1 / (R1 + R2) -> I = 4,82 / 5400 = 0,000892 Amps ou 892 uAmps (sistema métrico)

Exemplo 2

Para diversão, vamos mudar R1 para 10 Kohms Agora a resposta será 379 uAmps

Caminho para a resposta: I = 4,82 / (10000 + 2700) = 4,82 / 12700 = 379 uAmps

Exemplo 3

Exemplo da última prática R1 = 0.1 Kohms Agora a resposta será 1.721 mAmps ou 1721 uArmps

Caminho para a resposta: I = 4,82 / (100 + 2700) = 4,82 / 2800 = 1721 uAmps -> 1,721 mAmps

Felizmente, você vê que, como R1 no último exemplo era pequeno, a corrente ou os amperes eram maiores do que os dois exemplos anteriores. Este aumento na corrente significa que há mais elétrons fluindo através do circuito. Agora, queremos descobrir qual será a tensão no ponto de prova na imagem acima. A ponta de prova é definida entre R1 e R2 …… Como descobrimos a tensão lá ?????

Bem, a lei de Ohms diz que a tensão em um circuito fechado deve = 0 V. Com essa afirmação, o que acontece com a tensão da fonte da bateria? Cada resistor tira a voltagem em alguma porcentagem. Como usamos os valores do exemplo 1 no exemplo 4, podemos calcular quanta tensão é retirada em R1 e R2.

Exemplo 4 V = I * R -> V1 = I * R1 -> V1 = 892 uAmps * 2700 Ohms = 2,4084 Volts V2 = I * R2-> V2 = 892 uA * 2,7 Kohms = 2,4084 V

Rodaremos 2,4084 a 2,41 Volts

Agora sabemos quantos volts estão sendo retirados por cada resistor. Usamos o símbolo GND (triângulo de cabeça para baixo) para dizer 0 Volts. O que acontece agora, os 4,82 Volts produzidos pela bateria viajam para R1 e R1 leva 2,41 Volts de distância. O ponto de prova agora terá 2,41 Volts, que então viajará para o R2 e o R2 levará 2,41 Volts. Gnd então tem 0 Volts que viaja para a bateria que então a bateria produz 4,82 Volts e repete o ciclo.

Ponto de sonda = 2,41 Volts

Exemplo 5 (usaremos os valores do Exemplo 2)

V1 = I * R1 = 379 uA * 10.000 Ohms = 3,79 Volts

V2 = I * R2 = 379 uA * 2700 Ohms = 1,03 Volts

Ponto de Sonda = V - V1 = 4,82 - 3,79 = 1,03 Volts

Lei de Ohms = V - V1 -V2 = 4,82 - 3,79 - 1,03 = 0 V

Exemplo 6 (usaremos os valores do Exemplo 3)

V1 = I * R1 = 1721 uA * 100 = 0,172 Volts

V2 = I * R2 = 1721 uA * 2700 = 4,65 Volts

Tensão do ponto de sonda = 3,1 Volts

Caminho para Resposta Ponto de Sonda = V - V1 = 4,82 - 0,17 = 4,65 Volts

Forma alternativa do Ponto de Sonda para calcular a tensão: Vp = V * (R2) / (R1 + R2) -> Vp = 4,82 * 2700/2800 = 4,65 V

Etapa 4: Exemplo da vida real

Se você não usou o Nscope antes, consulte Nscope.org

Com o Nscope, coloquei uma extremidade de um resistor de 2,7 Kohm em um slot do Canal 1 e a outra extremidade no slot de trilho de + 5V. Em seguida, coloquei um segundo resistor em outro slot do Canal 1 e a outra extremidade no slot do trilho GND. Tenha cuidado para não deixar as extremidades do resistor no trilho de + 5V e o trilho GND se tocarem ou você pode machucar seu Nscope ou pegar fogo.

O que acontece quando você faz um 'curto' de + 5V para os trilhos GND juntos, a resistência vai para 0 Ohms

I = V / R = 4,82 / 0 = infinito (número muito grande)

Tradicionalmente, não queremos que a corrente se aproxime do infinito porque os dispositivos não conseguem lidar com a corrente infinita e tendem a pegar fogo. Felizmente, o Nscope tem uma proteção de alta corrente para evitar incêndios ou danos ao dispositivo nscope.

Etapa 5: Teste de Vida Real do Exemplo 1

Uma vez que tudo configurado, seu Nscope deve mostrar o valor de 2,41 Volts como a primeira imagem acima. (cada linha principal acima da guia do canal 1 tem 1 Volts e cada linha secundária é 0,2 Volts) Se você remover R2, o resistor que conecta o Canal 1 ao trilho GND, a linha vermelha irá até 4,82 Volts como na primeira imagem acima.

Na segunda imagem acima, você pode ver a previsão do LTSpice de acordo com nossa previsão calculada, que atende aos resultados de nossos testes de vida real.

Parabéns, você projetou seu primeiro circuito. Conexões do resistor em série.

Experimente outros valores de resistência como no Exemplo 2 e Exemplo 3 para ver se seus cálculos correspondem aos resultados da vida real. Pratique também outros valores, mas certifique-se de que sua corrente não exceda 0,1 Amps = 100 mAmps = 100, 000 uAmps

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