지휘자의 특정한 저항

2차세계대전 논란의 덩케르크 미스터리 2부/히틀러는 왜 승리앞에서 공격중지 명령을 내렸는가? World war 2 dunkirk Mystery part2 (12 월 2018).

Anonim

지휘자의 특정한 저항

기본 전기


질문 1

두 가지 길이의 금속 와이어가 주어지면 전기 저항이 가장 적습니다. 하나는 짧거나 하나는 긴 "# 1"> 대답 숨기기 대답 숨기기

짧은 와이어는 긴 와이어보다 전기 저항이 적습니다.

노트:

파이프를 통한 물, 호스를 통한 압축 공기 등이 개념을 표현하는 많은 유추가 존재합니다. 어떤 파이프 또는 호스가 덜 제한적인 파이프입니까? 짧은 파이프 또는 긴 파이프?

질문 2

둥근 횡단면을 가진 두 개의 길이의 견고한 금속 와이어가 주어 지는데, 어느 것이 최소의 전기 저항을 가지 는가? 하나는 작은 지름이거나 하나는 큰 지름입니까? 다른 모든 요소가 같다고 가정합니다 (동일한 금속 유형, 동일한 와이어 길이 등).

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대구경 와이어는 작은 직경 와이어보다 전기 저항이 적습니다.

노트:

이 개념을 표현하는 많은 유추가 존재합니다 : 파이프를 통한 물, 호스를 통한 압축 공기 등 어떤 파이프 또는 호스가 덜 제약 적인가?

질문 3

그리스 문자 "rho"(ρ)로 상징되는 특정 저항 은 무엇입니까?

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비저항은 길이와 단면적에 비례하여 특정 물질이 얼마나 저항력이 있는지를 측정 한 것입니다.

노트:

학생들에게 " 특정 저항이라 불리는 양을 갖는 것이 왜 중요한가? 왜 우리는 서로 다른 물질의 "저항률"을 옴 단위로 정기적으로 비교하지 않는가?

질문 4

저항, 비저항, 길이 및 전기 전도체의 단면적을 함께 나타내는 단일 방정식을 작성하십시오.

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R = ρ


에이

어디에,

R = 도체의 길이를 따라 측정 한 저항

ρ = 물질의 비저항

l = 도체의 길이

A = 도체의 단면적

후속 질문 : 표시된 방정식 (R) 대신에 길이 (l)을 풀기 위해이 방정식을 대수적으로 조작합니다.

노트:

학생들과 함께하는 유익한 운동은이 방정식 (그리고 실제로 모든 방정식)을 정 성적으로 정 성적으로 분석하는 대신 정 성적으로 분석하는 것입니다. ρ가 증가하거나 l이 감소하거나 A가 감소하면 R에 어떤 일이 생길 것인지 묻는다. 많은 학생들이 실수를 사용하는 것보다 더 어려운 문제를 발견합니다. 계산기를 사용하여 수학 식에 임의의 숫자를 입력하고 그 숫자 중 하나를 변경하고 다시 계산하지 않으면 정량적 인 답을 줄 수 없기 때문입니다. 한 번 수식을 사용하여 방정식을 푸는 작업).

질문 5

다양한 금속에 대한 다음의 특정 저항 테이블을 검사하십시오.


금속 유형ρ in Ω · cmil / ft @ 32 o Fρ in Ω · cmil / ft @ 75 o F


아연 (매우 순수)34.59537.957


주석 (순수)78.48986.748


구리 (순수 어닐링 된)9.39010.351


구리 (하드 그린)9.81010.745


구리 (어닐링 된)9.59010.505


백금 (순수)65.67071.418


실버 (순수 어닐링 된)8.8319.674


니켈74.12885.138


스틸 (철사)81.17990.150


다리미 (약 순수)54.52962.643


금 (99.9 % 순도)13.21614.404


알루미늄 (99.5 % 순도)15.21916.758


표시된 전기 중에서 가장 좋은 전기 도체는 무엇입니까? 어느 것이 최악인가? 온도가 32 o F에서 75 o F로 증가함에 따라 이들 금속의 저항에 대해 어떻게 알 수 있습니까?

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다음은 같은 표입니다. 순서는 최소값에서 최대 값까지 저항을 보여주기 위해 재 배열되었습니다.


금속 유형ρ in Ω · cmil / ft @ 32 o Fρ in Ω · cmil / ft @ 75 o F


실버 (순수 어닐링 된)8.8319.674


구리 (순수 어닐링 된)9.39010.351


구리 (어닐링 된)9.59010.505


구리 (하드 그린)9.81010.745


금 (99.9 % 순도)13.21614.404


알루미늄 (99.5 % 순도)15.21916.758


아연 (매우 순수)34.59537.957


다리미 (약 순수)54.52962.643


백금 (순수)65.67071.418


니켈74.12885.138


주석 (순수)78.48986.748


스틸 (철사)81.17990.150


노트:

이 표에 대한 데이터는 Terrell Croft와 Wilford Summers의 American Electrician 's Handbook (11 판) 표 1-97에서 가져온 것입니다.

일부 학생들에게는 금이 실제로 구리보다 전기의 지휘자라는 것을 알게 된 것은 놀라운 일이지만, 데이터는 거짓말하지 않습니다! 은이 실제로는 최고이지만, 산화에 대한 내성 때문에 많은 마이크로 전자 응용 분야에서 금이 선택됩니다.

질문 6

실내 온도에서 길이가 500 피트 인 12 게이지 구리선의 전기 저항은 얼마입니까?

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와이어 저항 = 0.7726Ω

노트:

학생들에게 ρ, 횡단면 등의 값에 대한 자료를 공유하도록 요청하십시오.

질문 7

스풀에 알 수없는 길이의 알루미늄 와이어가 있습니다. 전선의 크기는 4 AWG입니다. 다행스럽게도 와이어의 양쪽 끝은 저항계와 접촉하여 전체 스풀의 저항을 측정 할 수 있습니다. 측정시 와이어의 총 저항은 0.135Ω입니다. 스풀에 얼마나 많은 전선이 있는지 (스풀이 상온에 있다고 가정)?

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353.51 피트

노트:

이 질문은 특정 저항 계산의 또 다른 실제 적용을 보여줍니다 : 스풀의 와이어 길이를 결정하는 방법. 이 예에서 저항의 양은 매우 낮으며 옴 (ohm)의 일부에 지나지 않습니다. 그러한 낮은 저항을 정확하게 측정하려고 할 때 어떤 종류의 문제가 생길 수 있는지 학생들에게 질문하십시오. 이러한 저 저항 측정에서 발생하는 일반적인 오류로 인해 길이 계산이 과도하거나 너무 낮아지는 경향이 있습니까? 왜?

질문 8

구리 "버스 바 (busbar)"의 단면 치수는 8cm × 2.5cm입니다. 길이가 10m 인 경우이 버스 바가 얼마만큼의 저항을 측정 할 것인가? 섭씨 20 도의 온도를 가정하십시오.

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83.9 μΩ

노트:

이 질문은 센티미터를 미터와 관련시키는 메트릭 시스템을 잘 검토 한 것입니다. 또한 학생들이 미터법 대신 영어 단위 (cmils 또는 평방 인치)를 사용하여 저항 계산을 수행하는 경우 단위 변환을 잘 검토 할 수 있습니다.

학생들은 낮은 저항 수치에 놀랐지 만 횡단면 면적이 3 평방 인치 이상인 단단한 구리 막대를 다루고 있음을 상기시킵니다. 이것은 하나의 큰 지휘자입니다!

질문 9

직경 0.05 cm의 구리 와이어 20 미터 길이의 종단 간 저항을 계산합니다. 구리의 비저항은 1.678 × 10 -6 Ω · cm을 사용하십시오.

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1.709 Ω

노트:

여기서 언급 할 사항은 없습니다 - 저항에 대한 단순한 계산. 학생들은 센티미터 차원을 조심해야합니다!

질문 10

이 회로의 부하 저항에 전달되는 전력량을 계산합니다.

또한 와이어가 초전도 (R 와이어 = 0.0 Ω) 인 경우 부하 저항에 전달되는 전력량을 계산합니다.

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P 부하 ≈ 170 와트 (저항선 포함)

P 로드 = 180 와트 (초전도 선 포함)

추가 질문 :이 회로의 모든 구성 요소에 흐르는 전류의 방향과 해당 전압 강하의 극성을 비교하십시오. 배터리에 대한 전류 방향과 전압 극성 사이의 관계, 모든 레지스터에 대한주의 사항 "숨겨진 노트"> ​​참고 :

이 문제는 직렬 회로 계산 (Ohm 's and Joule 's Laws)에서 우수 사례 일뿐만 아니라 실용적인 맥락에서 초전도체를 소개합니다.

질문 11

전원 시스템이 150 암페어 저항 부하 드로잉에 AC 전원을 공급한다고 가정합니다.

η = ((P load ) / (P source ))로 표시되는 부하 전압, 부하 전력 손실, 와이어 저항 (R 와이어 ) 및 전체 전력 효율에 의해 낭비되는 전력을 계산합니다. .

E 부하 =
P load =
P =
η =

이제 240 볼트가 아닌 2400 볼트에서 작동하도록 발전기와 부하를 다시 설계한다고 가정 해보십시오. 이 10 배의 전압 증가로 동일한 양의 전력을 전달하는 전류의 1/10 만 허용합니다. 모든 전선을 다른 전선으로 교체하는 대신 이전과 똑같은 전선을 사용하기로했습니다. 이전과 똑같은 저항 (길이 당 0.1Ω)을가집니다. 부하 전압, 부하 전력, 낭비되는 전력 및이 (고전압) 시스템의 전체 효율을 재 계산하십시오.

E 부하 =
P load =
P =
η =
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240 볼트 시스템 :

E 로드 = 210 볼트
P 로드 = 31.5 kW
P = 4.5 kW
η = 87.5 %

2400 볼트 시스템 :

E 부하 = 2397 볼트
P 부하 = 35.96kW
P = 45W
η = 99.88 %

노트:

이와 같은 예는 대개 상당한 거리에서 다량의 전력을 전송하기 위해 저전압에서 고전압을 사용하는 이점을 명확히 해주는 훌륭한 작업입니다.

질문 12

와이어를 통해 발생하는 손실을 가진 단순한 전력 시스템의 효율 (η)은 회로 전류, 와이어 저항 및 전체 소스 전력의 함수입니다.

효율성을 계산하기위한 간단한 공식은 다음과 같습니다.

η = P 소스 - I 2 R


소스

어디에,

P 소스 = 전압 소스에 의한 전력 출력, 단위는 W (W)

I = 회로 전류, 암페어 (A)

R = 와이어 저항 (R 와이어 1 + R 와이어 2 ), 옴 (Ω)

이 모든 방정식을 대수적으로 조작하여 와이어 저항 (R)을 다른 모든 변수로 풀면, 200kW를 출력하는 소스가 48A의 회로 전류에서 작동하는 전력 시스템에서 허용되는 와이어 저항의 최대량을 계산합니다. 최소 효율은 90 %입니다.

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R = P 소스 - ηP 소스


나는 2

최대 허용 전선 저항은 8.681Ω입니다.

노트:

학생들이 흔히 범하는 실수는 계산기에서 "0.9"보다는 "90"으로 90 %를 입력하는 것입니다.

질문 13

이 회로에는 최소 110 볼트의 부하를 확보하기 위해 구리 와이어의 크기 (게이지)가 필요합니다. "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00166x01.png">

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# 6 게이지 구리선이 가깝지만 충분히 크지는 않습니다. # 5 게이지 이상이면 충분합니다.

노트:

이 문제를 해결하기 위해서는 몇 가지 단계가 필요합니다. 옴의 법칙, 특정 저항 방정식의 대수 조작 및 와이어 크기에 대한 연구. 학생들과 함께이 문제에 대해 충분한 시간을 들여 토론하십시오!

일반적인 "로드"의 개념은 회로에서 전력을 분산시키는 모든 구성 요소 또는 장치입니다. 흔히 일반적인 저항은 실제 저항이 아닐지라도 저항 기호 (지그재그 선)로 상징됩니다.

질문 14

스트레인 게이지 (strain gauge) 는 항공 우주 산업에서 자동차 및 기계 부품을 테스트하는 데 널리 사용되는 감지 장치 유형입니다. 스트레인 게이지가 무엇인지, 어떻게 작동하는지 설명하십시오.

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스트레인 게이지는 미세 기계 운동 ( "변형")을 전기 저항 변화로 변환합니다. 일반적으로 스트레인 게이지는 응력 하에서 금속 성분의 신축, 압축 및 비틀림을 측정하는 데 사용됩니다.

노트:

질문에 표시된 그림에 대한 답을 학생들에게 물어보십시오. 어떻게 이상하게 보이는 장치가 실제로 "워크 시트 패널 패널 패널 기본값"항목을 측정합니까? itemscope>

질문 15

도체의 컨덕턴스 (G)는 길이와 어떤 관계가 있습니까? 즉, 도체가 길어질수록 (

) 그것의 conductance는, 다른 모든 요인 동등하다.

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길이가 증가함에 따라 컨덕턴스가 감소하고 다른 모든 요소는 동일합니다.

Follow-up question : "컨덕턴스"(G)는 수학적으로 저항 (R)과 어떻게 관련이 있으며, 컨덕턴스의 측정 단위는 무엇입니까?

노트:

전도율 측정에는 두 단위가 있습니다. 이전 단위 (학생들이 처음에는 웃을지라도 완벽 함)와 새로운 단위 (유명한 전기 연구원 이름을 따서 명명 됨)입니다. 학생들이이 두 가지 사항을 잘 알고 있는지 확인하십시오.

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