Фильтр нулевого сопротивления зачем нужен: Автомобильный блог | Обзоры, Тест-драйвы, ПДД и советы по обслуживание автомобилей

Воздушный фильтр нулевого сопротивления: плюсы и минусы

Фильтр нулевого сопротивления представляет собой разновидность автомобильного воздушного фильтра с тканевым фильтрующим элементом. Он предназначается для установки на входе системы подачи воздуха в двигатель, вместо стандартного блока с бумажным фильтрующим элементом. Цель установки такого фильтра – увеличить интенсивность подачи воздуха в двигатель с целью повышения его мощности, что оправдано в случае с форсированными силовыми агрегатами, для достижения максимальной производительности требующими больше кислорода, чем может пропустить стандартный заводской фильтр.

«Нулевик» в среднем стоит 20-50 долларов, отличается простотой монтажа и неплохо смотрится внешне. Это привело к тому, что такие фильтры начали монтировать не только там, где нужно, а на все машины без разбора. Мало кто учитывает, что применение этой детали преследует конкретные цели, и монтировать ее целесообразно не всегда.

Стоит отметить, что фильтр открытого типа доставляет много проблем в сырую погоду, дождь. Из-за попадания влаги – пропускная способность существенно снижается, а это противоположный эффект ради чего этот фильтр ставился.

Зачем нужен фильтр?

Главная функция обычного бумажного воздушного фильтра – качественная очистка воздуха. Он обязан защищать цилиндропоршневую группу мотора от проникновения внутрь пыли, грязи и прочих воздушных примесей. Но обеспечение качественной защиты налагает определенные ограничения на пропускную способность фильтра, из-за чего мощность двигателя снижается ввиду нехватки воздуха.

Фильтр нулевого сопротивления сконструирован так, чтобы минимизировать сопротивление фильтрующего элемента на впуске, но обеспечивать достаточно высокую фильтрующую способность, что позволяет нарастить мощность двигателя. Следует отметить, что существенное увеличение мощности будет наблюдаться только тогда, когда двигатель был усовершенствован и требует большего притока воздуха. Стандартный мотор с «нулевиком» также прибавит, но всего на несколько лошадиных сил, что вряд ли можно будет ощутить без приборного тестирования.

Именно по этой причине авто производители не устанавливают по умолчанию фильтры нулевого сопротивления на все модели – для стандартного мотора вполне достаточно производительности простых бумажных фильтров, а фильтруют воздух они все же несколько лучше.

Фильтр нулевого сопротивления на Chevrolet Aveo

Фильтр нулевого сопротивления Zero 1000

Конструктивные различия между «нулевиком» и стандартным воздушным фильтром

В основе бумажного фильтра лежат спрессованные волокна бумаги, через которые просачивается воздух, оставляя на поверхности все частицы загрязнения. В результате это приводит к засорению фильтра, усилению сопротивления воздушному потоку и снижению пропускной способности. Результат – падение мощности двигателя и рост расхода топлива.

Фильтр нулевого сопротивления основывается на более совершенном фильтрующем материале. Здесь применена сложенная в большое количество слоев и смазанная специальным составом хлопковая ткань, захватывающая частицы грязи. Они также цепляются за волокна, но поскольку здесь гораздо большая площадь фильтрующей поверхности, забивается такой фильтр намного дольше, а падение пропускной способности происходит более плавно. По этой же причине фильтр изначально пропускает больше воздуха, фильтруя его практически также качественно, как и бумажный.

Особенности обслуживания

Существенное преимущество «нулевика» перед бумажным фильтром заключается в том, что его не нужно выбрасывать через 15-20 тысяч километров пробега, а можно просто чистить, причем до 20 раз. Даже если чистку выполнять каждые 5 000 километров (допустимо и каждые 10 000 км), совокупный пробег на одном фильтре составит 100 000 километров, то есть выгода очевидна. Само обслуживание сложным не является и выполняется в несколько этапов:

1. снятие фильтра и его очистка от пыли с помощью мягкой щетки;
2. обработка фильтра специальным чистящим средством;
3. промывка фильтрующего элемента водой;
4. просушка;
5. осмотр на предмет качества очистки и установка обратно на двигатель.

Фильтр должен высохнуть естественным способом – нагревать и обдувать его теплым воздухом нельзя.

Целесообразность применения

Помимо преимущества в обслуживании, фильтр нулевого сопротивления обладает и другими достоинствами:

1. если на двигателе заменить только стандартный фильтр на «нулевик», это даст примерно 2-5% прироста мощности, что само по себе не существенно, то есть его применение без другого тюнинга мотора не слишком эффективно в плане форсирования;
2. под капотом автомобиля появится больше индукционного шума, то есть двигатель будет звучать чуть более агрессивно;
3. на малых и средних оборотах ощутимо увеличится крутящий момент.

При всем этом следует помнить, что с «нулевиком» двигатель будет засоряться все же быстрее, чем с обычным бумажным фильтром, поэтому устанавливать его просто «из любви к искусству» не рационально. Эффективная прибавка мощности будет там, где стандартный двигатель комплексно дорабатывается и усовершенствуется, и ему нужно больше воздуха для достижения максимальной мощности.

Воздушный фильтр нулевого сопротивления — плюсы и минусы, установка, уход

Практически каждый автолюбитель слышал о существовании альтернативы штатным воздушным фильтрам, которая обеспечивает повышение мощности мотора без каких-либо доработок. Речь идет о фильтре нулевого сопротивления. Добавить пару лошадок, заменив при этом только один элемент, – заманчивая перспектива. Однако, как известно, на практике могут возникнуть некоторые сложности. Поэтому ответить на вопрос о том, стоит ли ставить такую деталь на авто, рядовой водитель зачастую не может, слишком много спорных моментов.

Чтобы развеять все мифы о так называемых «нулевиках» и дать однозначный ответ, рассмотрим конструкцию, принцип работы, разновидности, требования к обслуживанию, достоинства и недостатки подобных изделий, а потом подведем итоги.

Устройство воздушного фильтра нулевого сопротивления и принцип его работы

Как известно, для нормальной работы двигателя внутреннего сгорания, будь то дизельного, газового или бензинового, необходимо, чтобы в цилиндры через впускные клапана поступала топливо-воздушная смесь в необходимой пропорции.

Для этого двигатель осуществляет забор воздуха из атмосферы. Но, атмосферный воздух не отличается чистотой, вместе с ним в камеры сгорания могут попасть песчинки, частички пыли и прочие инородные предметы, которые способны нанести существенный вред, в разы снизив ресурс двигателя. Чтобы этого не произошло, забираемый воздух предварительно пропускается через воздушный фильтр. Стандартные заводские фильтры создают непреодолимый барьер для пыли, но при этом обладают значительным сопротивлением на входе, так как воздух пропускается сквозь плотные целлюлозные слои. К тому же, со временем микропоры стандартного элемента забиваются пылью и наполнение цилиндров воздухом ухудшается еще сильнее. Подобное сопротивление крайне негативно сказывается на работе двигателя, снижая его мощность.

Воздушный фильтр нулевого сопротивления подобным недостатком не обладает, так как он практически не препятствует движению потока, обеспечивая максимально возможный расход воздуха в канале, тем самым позволяя мотору работать на требуемом режиме без перебоев.

Особенно сильно работа «нулевика» заметна на больших оборотах, когда требуется подвести значительные объемы воздуха, в то время как штатные фильтрующие элементы, в силу описанных выше особенностей, с подобной задачей справиться не могут.

Конструкция фильтров пониженного сопротивления достаточно сложная, так как они должны не только не препятствовать движению воздуха, но и успевать выполнять свою основную задачу по его очистке. Чаще всего подобные элементы изготавливают либо из хлопкового полотна, либо из синтетических материалов. Причем количество слоев стараются сделать минимальным, чтобы добиться минимально возможного сопротивления на входе.

Установка фильтра нулевого сопротивления

Поставить «нулевик» можно на любой автомобиль, так как в настоящее время выпускаются не только «нулевые» фильтры, монтирующиеся в штатные места на конкретных моделях авто, но и универсальные изделия, которые с помощью специального переходника, идущего чаще всего в комплекте, можно установить на разные типы двигателей вне зависимости от конструкции стандартного крепления.

Выполнить монтаж можно самостоятельно, без привлечения работников сервисных станций. Процедура предельно простая и занимает считанные минуты. Все что нужно сделать – снять стандартный фильтрующий элемент и установить новый. В случае когда устанавливается универсальный фильтр, дополнительно необходимо выполнить еще и демонтаж заводского корпуса, что также не создаст никаких проблем.

Следует отметить, что во время установки очень важно обеспечить герметичность патрубков, чтобы полностью исключить возможность попадания грязного воздуха в тракт двигателя. Также особое внимание следует уделить местоположению фильтра. Если ставится конический спортивный фильтр с гибким патрубком, то его необходимо закрепить как можно дальше от радиатора, чтобы не испортить параметры входного воздуха.

Плюсы и минусы «нулевиков»

Подводя итоги по выше написанному, подчеркнем основные плюсы и минусы воздушных фильтров нулевого сопротивления.

К достоинствам таких тюнинг-деталей можно отнести:

• низкое сопротивление на входе, позволяющее увеличить мощность ДВС;
• простой монтаж и демонтаж;
• компактность, «нулевик» занимает гораздо меньше места в подкапотном пространстве;
• существенно больший по сравнению со стандартными изделиями ресурс работы;

Однако, помимо достоинств, есть и некоторые недостатки:

• необходимость в регулярном обслуживании «нулевика», а также потребность в приобретении дополнительных пропиток;
• более высокая цена изделия;

Виды фильтров нулевого сопротивления

Перед тем, как более детально остановиться на обслуживании воздушных фильтров пониженного сопротивления, следует отметить тот факт, что все «нулевики» можно разделит на две группы:

• «сухие», те которые не нуждаются в дополнительной пропитке специальными веществами;
• «мокрые», фильтры которые необходимо регулярно обрабатывать клейким веществом, задерживающим даже мельчайшую пыльцу;

«Мокрые» фильтры обладают более высокой фильтрующей способностью, однако они стоят дороже и требуют к себе большего внимания, чем их «коллеги». Именно их рекомендуется устанавливать на моторы, имеющие пленочные датчики массового расхода воздуха, которые не терпят загрязнений.

Уход за фильтром нулевого сопротивления

Для того, чтобы гарантированно получить прибавку к мощности на протяжении всего срока службы «нулевика», необходимо постоянно следить за состоянием фильтра. А именно, через каждые пять тысяч км пробега, а при необходимости и чаще, следует очищать поверхность от пыли и грязи по специальной технологии.

Обслуживание сухих «нулевиков»

Подобные изделия необходимо предварительно очистить от налипших частичек грязи, пыли, останков насекомых, применяя для этих целей щетку с мягким ворсом. Действовать нужно очень аккуратно, чтобы не повредить нежный фильтрующий материал. После механической очистки следует сбрызнуть рабочие поверхности специальным моющим составом, выждать 10-15 минут, а затем промыть фильтр под слабой струей чистой воды. Для того, чтобы удалить влагу, фильтр нужно аккуратно встряхнуть. Сушить феном или бытовыми обогревателями категорически не рекомендуется. После вышеописанных манипуляций воздушный фильтр нулевого сопротивления можно ставить на место и смело использовать.

Очистка «мокрых» фильтров

Процедура очистки пропитанных спецсоставом «нулевиков» практически аналогична вышеописанной, за одним исключением – после всех манипуляций нужно дополнительно обработать поверхность рекомендованным производителями клейким веществом.

Нужен ли фильтр нулевого сопротивления?

В качестве подведения итогов, ответим на волнующий многих автолюбителей вопрос о том, стоит ли ставить воздушный фильтр пониженного сопротивления. Однозначно стоит, если мотор часто работает на высоких оборотах и на счету каждая лошадка. Польза от такого тюнинга особенно заметна если ДВС был форсирован, доработка впуска и выпуска позволит приобрести десятипроцентную прибавку мощности. Установка пониженного фильтра полезна не только для спортивного, но и для гражданского автомобиля, так как пусть хоть и незначительно, но все же улучшит мотор. Тем более, что жертвовать при этом практически ничем не придется, а сама процедура замены фильтрующей сердцевины штатного фильтра достаточно проста.

Однако, еще раз отметим, что при установке очень важно учесть следующие нюансы:

• во-первых, монтировать можно только сертифицированное изделие, которое не уступает по качеству фильтрации заводским «коллегам», иначе датчики расхода воздуха очень быстро выйдут из строя, а ресурс самого мотора существенно снизится;
• во-вторых, если фильтр регулярно не обслуживать, то вместо положительного, можно получить обратный по действию эффект.

Для чего нужен фильтр нулевого сопротивления?

Стандартный воздушный фильтр предназначен для очистки воздуха от грязи и пыли. Но т.к. в основу этих фильтров берут бумажную, то мы получаем фильтрацию воздуха с потерей мощности из-за воздушному сопротивлению данного материала. А ведь мы знаем — чем больше сопротивление, тем больше потеря в мощности двигателя. А огромной потерей мощности является тот момент времени, когда воздушный фильтр использовался долгое время и забился.

Фильтр нулевого сопротивления отличается от обычного фильтра тем, что он снижает сопротивление воздуха до минимума за счет свойств бумажной основы. Большая часть водителей спортивного транспорта используют данный тип фильтра для увеличения мощности за счет замены стандартного.

Раз уж мы поговорили про увеличение мощности, то логично спросить: «А что с защитой движка?»
Нулевик (фильтр нулевого сопротивления) состоит из многослойной марли, пропитанной специальным раствором и спресованной алюминиевой сеткой.

Простой воздушный фильтр фильтрует воздух только через свою поверхность, а нулевик — кроме поверхности еще и пропиткой, специальной масляной пропиткой (например, MANNOL 9964 ). Такой состав обладает высокими адгезионными свойствами, благодаря чему эффективно задерживает частицы пыли.

В чем преимущества фильтра нулевого сопротивления?

• увеличение оборотов двигателя без понижения эффективности фильтрующих свойств.
• многоразовое использование
• индукционный шум

Порядок и правила обслуживания фильтра нулевого сопротивления:

Снимаем фильтр. При помощи мягкой щетки очищаем от пыли и грязи. После этого наносим средство для очистки (например, Universal Cleaner) на фильтр с обеих сторон. Дать впитаться. Через 10 минут фильтр промыть в емкости с водой, а затем под слабой струей проточной воды. Фильтр в специальной сушке не нуждается. Очень важно понять, что нельзя применять фен и другие нагревательные приборы. Феном можно повредить фильтрующий элемент. Лучше встряхнуть фильтр, тем самым удалить остатки воды. После сушки распыляем пропитку на фильтр со всех сторон. Затем установите фильтр на место.

Установка фильтра нулевого сопротивления. Есть ли смысл устанавливать воздушный фильтр нулевого сопротивления? Металлический фильтр нулевого сопротивления

До того момента, пока двигатель не проглотит очередную порцию воздуха, воздушный фильтр должен эффективно удалять пыль и пары масла из его потока. Физически это возможно, если воздушный поток взаимодействует с поверхностью, способной улавливать частицы микронного размера и даже молекулы нефти, серы, смога, водяного пара и битума.

Чем больше поверхность, тем лучше эффект и качество воздушного фильтра.Принципиальное отличие стандартного «вентиляционного отверстия» от «нулевого» заключается в реализации принципа фильтрации, а именно, он действует как сито, задерживая в толще пористого волокнистого материала все, что больше его геометрических размеров. микропор. В то время как фильтр с нулевым сопротивлением улавливает пыль из потока из-за прилипания частиц к поверхности фильтрующего элемента.

В этом смысле эффективность воздушного фильтра нулевого сопротивления не выше и не ниже, чем у обычного воздушного фильтра с такой же площадью фильтрующего элемента.Теоретически фильтр нулевого сопротивления подразумевает отсутствие потерь энергии воздушного потока, связанных с колебаниями воздуха во впускном тракте, перераспределением динамического давления воздушного потока во впускном коллекторе на высоких скоростях.

Среди преимуществ, озвучиваемых производителями различных моделей фильтра нулевого сопротивления, как правило, значатся:

• увеличение мощности не менее 5% для штатного двигателя без внесения изменений в конструкцию двигателя;
• возможность восстановления функциональных свойств устройства, в том числе путем пропитки фильтра нулевого сопротивления специальным составом;
• Замена невыразительного шума обычного двигателя на низкочастотный гул, характерный для сверхмощных двигателей.

Важно! Из перечисленных преимуществ реально контролировать можно только третье. Такое специфическое преимущество, скорее всего, предназначено для яркого воображения молодых, начинающих автолюбителей, которые хотят во что бы то ни стало сделать свою машину более привлекательной.

Конструктивно фильтрующее устройство нулевого сопротивления обычно выполняется по прямоточной схеме — с минимумом витков и элементов, способных вызвать образование завихрений воздуха.

Обычное фильтрующее устройство предназначено для равномерного распределения воздушного потока, падающего на фильтрующий элемент.Таким образом, нагрузка на тканевую мембрану выравнивается.

Эффективность воздушного фильтра с нулевым сопротивлением

Уменьшение сопротивления фильтрующего элемента эквивалентно увеличению расхода воздуха и, как следствие, должно приводить к увеличению коэффициента заполнения цилиндра воздушным топливом. плата. И это правда. Вместо штатного устройства можно своими руками установить воздушный фильтр нулевого сопротивления и получить ощутимый прирост мощности. Двигатель будет легко запускаться и набирать обороты, но только в том случае, если двигатель одноцилиндровый и предназначен для работы с постоянной скоростью, например, в приводах насосов или электрогенераторах.

Для обычного четырехцилиндрового автомобильного двигателя установка фильтра нулевого сопротивления вместо штатного бессмысленна, иначе автопроизводители давно бы комплектовали свои двигатели фильтрами нулевого сопротивления на заводах. Почему же тогда для всех четырех цилиндров используется общий воздухозаборник. Ответ очевиден — этот вариант проще и дешевле в изготовлении, а главное, все цилиндры получают гарантированно равномерный состав топливовоздушной смеси, что исключает многочисленные проблемы со центровкой.

Основная проблема не в работе или сопротивлении элемента воздушного фильтра, а в правильной настройке всего впускного коллектора. Из-за использования одной впускной (всасывающей) трубы для подачи воздуха к четырем цилиндрам воздушный поток во впускном коллекторе движется неравномерно, с завихрениями и волнами.

Вынув фильтрующий элемент из коробки «воздухоотводчик», можно заметить, что какое-то время двигатель будет работать быстрее, но только в одном небольшом диапазоне оборотов. Обычно это холостой ход и немного выше — 1000 об / мин.Особенно, если фильтр уже забит пылью. Но через несколько недель частицы грязи и пыли будут перемещаться в масляный поддон и компрессионные кольца, резко увеличивая расход масла из-за снижения его качества и плохой работы колец.

Воздушный фильтр нулевого сопротивления своими руками

Стоимость такого фильтра относительно невысока, и проверить его эффективность можно, установив фильтр нулевого сопротивления своими руками на автомобиль.

Для этого необходимо:

• избавиться от коробки старого фильтра и воздуховода;
• изготовить переходник для крепления нового фильтра из подручных материалов;
• Выбираем расположение «нуля» подальше от горячего выпускного коллектора и брызг, поднимаемых передними колесами.

Фильтр нулевого сопротивления крепится обычным металлическим хомутом.

Важно! Если желаемый эффект не достигается в результате модификации системы фильтрации, не отказывайтесь от использования воздушного фильтра любой конструкции. Это крайне важно для работы двигателя любой машины.

Интернет полон энтузиазма автомобилистов, подтверждающих эффективность использования эффекта «нулевого сопротивления» на собственных автомобилях.

Простейший воздушный фильтр этого типа можно сделать из стандартного варианта «воздухоотводчик» с помощью некоторых доработок.Например, вы можете использовать жигулевскую «кастрюлю», доработав ее в следующем порядке:

Важно! Для карбюраторных двигателей крайне нежелательно работать без фильтра, создающего дополнительный вакуум в воздушном потоке. В противном случае топливовоздушная смесь оказывается более бедной по бензину, снижается мощность и воздушные жиклеры карбюратора забиваются пылью.

Более совершенная модель для использования принципа нулевого сопротивления — это установка на каждый цилиндр своего коллектора с воздушным ресивером и фильтром.Этот вариант широко используется в авиационных и спортивных моторах. Автомобили, прошедшие профессиональную настройку двигателя, легко узнать по характерным четырем трубам воздухозаборников, выходящим через переднюю решетку радиатора. Наладить работу такого мотора — задача не из легких, но вполне реально.

Имеет ли смысл промывать фильтр нулевого сопротивления

Идея очистки воздуха с использованием масляных поверхностей широко использовалась 40 лет назад в автомобильных двигателях внутреннего сгорания, работающих на низкооктановом бензине, с малым литровым объемом. Кроме того, газы из системы вентиляции масляного картера насыщали такой воздушный фильтр грязью и влагой, что приводило к необходимости периодически промывать полость бензином или керосином.

Впоследствии от такой схемы отказались по двум причинам:

• обычная промасленная бумага потеряла способность улавливать частицы пыли через несколько сотен километров;
• Орошение металлических сот элементов воздушного фильтра моторным маслом стало нерентабельным из-за постоянно возрастающих нагрузок на подшипники ДВС и, как следствие, высоких требований к качеству масла.

К сведению! Промывка воздушного элемента, как нулевого сопротивления, так и обычного, при использовании ультразвукового очистителя увеличивает его эффективность на 12-15%. С помощью различных растворителей или моющих средств степень восстановления не превысит 3-5%.

Со временем масляная пленка образует плотный слой, забитый частицами, плохо смачиваемыми водой даже при использовании ПАВ. Может быть использован другой вариант — вместо очистки или промывки поверхность фильтра повторно обрабатывается маслом или суспензией.Новый слой масла не будет хорошо прилипать к поверхности фильтрующего элемента, большая часть жидкости с пылью будет уноситься потоком воздуха в камеру сгорания. Бессмысленно наносить новый слой масла, если в фильтре образовался конденсат. Перед обработкой фильтрующий элемент необходимо тщательно просушить при температуре 50-60 ° С в течение 24 часов.

Использование воздушного фильтра нулевого сопротивления в двигателе внутреннего сгорания

Фильтр этой конструкции может эффективно использоваться в двигателях с турбонаддувом — в двигателях, где воздух перекачивается с помощью газовой турбины.Например, очень кстати будет фильтр нулевого сопротивления на дизеле с турбиной.

Воздушный компрессор невероятно чувствителен к вибрациям и завихрениям в потоке всасываемого воздуха. Для стабильной работы турбины воздушный поток необходимо тщательно очищать от пыли и стабилизировать от турбулентности и возмущений с помощью специальных направляющих лопаток. В этом случае нулевое сопротивление оправдано.

Подробнее о фильтрах нулевого сопротивления смотрите в видео.

Тюнинг двигателя — дорогое удовольствие, которое может себе позволить не каждый водитель.Но есть и недорогие варианты увеличения мощности двигателя. Например, установить на ДВС фильтр нулевого сопротивления. Считается, что нулевой фильтр позволяет улучшить ходовые качества автомобиля, и при этом стоит не очень дорого. В рамках данной статьи мы рассмотрим, какие плюсы и минусы получает драйвер от установки фильтра нулевого сопротивления.

Содержание:

Что такое фильтр нулевого сопротивления

Атмосферный воздух является рабочим телом для современных двигателей внутреннего сгорания.Сгорание топлива зависит от количества воздуха в цилиндрах. Чем больше воздуха, тем сильнее сгорание. Соответственно, чем больше сгорание, тем больше давление во время рабочего хода поршня и, следовательно, мощность и температура двигателя.

Но с увеличением оборотов двигателя количество подаваемого воздуха становится меньше из-за действия сопротивления впускного тракта. Для большей наглядности можно сделать такое деление:

• На малых оборотах заправка зависит от дроссельной заслонки;
• На высоких оборотах, когда дроссельная заслонка открыта, наполнение зависит от других факторов — механических характеристик системы впуска, настроек ресивера и сопротивления воздушного фильтра.

Обратите внимание: — незаменимый элемент любого современного двигателя, очищающий воздух перед поступлением в цилиндры, что позволяет сохранить работоспособность двигателя и избежать его преждевременной поломки. Однако даже если воздушный фильтр будет полностью удален, все равно будет невозможно значительно увеличить скорость воздушного потока, поскольку турбулентность на срезе воздухозаборной трубы вызовет потери при заполнении.

Для уменьшения сопротивления воздушного фильтра воздушному потоку используется фильтр нулевого сопротивления.Это своего рода компромисс между чистящим элементом и пропускной способностью воздуха.

Что такое фильтр нулевого сопротивления

Фильтр нулевого сопротивления может быть изготовлен из хлопка или поролона (с большими порами). Обязательный момент в фильтре — пропитка в виде специального масла, которое обволакивает ячейки в завесе фильтра. Она выполняет основную фильтрацию.

Обратите внимание: поролоновые фильтры более долговечны.

Сама заслонка в фильтре нулевого сопротивления задерживает только крупную грязь, имея достаточно места для прохождения воздуха.В этом случае масляная пропитка действует как фильтр для мелких частиц. Воздух, проходя через «лабиринты» фильтра нулевого сопротивления, касается пропитки и движется дальше, а содержащиеся в нем микрочастицы грязи оседают на пропитке.

В отличие от обычного воздушного фильтра, фильтр с нулевым сопротивлением требует регулярного обслуживания. Как можно понять из принципа его работы, при оседании большого количества мусора на масляной пропитке эффективность фильтрующего элемента снижается, соответственно фильтр необходимо промывать и повторно пропитывать.

Плюсы и минусы фильтра нулевого сопротивления

Считается, что установка фильтра нулевого сопротивления помогает выжать из двигателя больше мощности. На самом деле прирост довольно незначительный. Если вы протестируете автомобиль с фильтрами нулевого сопротивления на динамометрическом стенде, вы увидите, что он получит выгоду от мощности только тогда, когда педаль акселератора вдавлена ​​в пол, то есть дроссельная заслонка полностью открыта. Но для обычных городских поездок это преимущество незначительно.

Обратите внимание: в данном случае речь идет об обычных двигателях.Чуть больший фильтр нулевого сопротивления дает прирост мощности на форсированных двигателях, но только на тех, которые форсируются не турбонаддувом, а оборотами. Но и здесь есть нюансы, так как помимо фильтра требуется установка широкофазных распредвалов, регулировка ресивера и впускных клапанов.

А теперь о недостатках установки фильтра нулевого сопротивления вместо обычного фильтра:

Кроме того, в некоторых двигателях установка датчика нулевого сопротивления может привести к снижению максимальной мощности из-за необходимости демонтажа штатной коробки воздушного фильтра. Без бокса воздух будет передаваться нагретым, то есть менее плотным, что будет «задушить» мотор за счет уменьшения общей массы воздуха.

Всем привет, дорогие друзья! Спасибо за чтение сообщений в блоге. В предыдущих работах мы уже касались назначения различных фильтрующих элементов, например, фильтра очистки воздуха. Их задача — сделать рабочую смесь, которая будет гореть в цилиндрах, максимально чистой и подходящей для двигателя. Сегодня я хочу затронуть вопрос, что такое фильтр нулевого сопротивления, и какие преимущества он может принести современному автомобилю.Ранее мы говорили о фильтрующих элементах, а именно о.

Автолюбители любят устраивать для своего автомобиля самые разные тюнинга, которые могут не обязательно касаться внешнего дизайна, но также влияют на определенные характеристики самого мотора. Считается, что увеличить мощность силового агрегата можно, установив воздушный фильтр, имеющий нулевое сопротивление. Мнения об эффективности этого метода совершенно противоположны, поэтому необходимо учитывать все плюсы и минусы, чтобы не ошибиться.

Принцип работы такого элемента, влияющего на систему питания (будь то карбюратор или инжектор) и ее работу, сводится примерно к следующему. Воздух очищается устройством нулевой точки за счет прилипания частиц грязи, при этом очищенный воздух беспрепятственно поступает в цилиндры. Но нельзя сказать, что это гарантирует отделение бесполезных частиц, и что абсолютно все они останутся на корпусе. Многое будет зависеть от реализации профилактических мер по уходу за нулём, но именно этого водители, как правило, забывают придерживаться.

Достоинства и недостатки

Действительно, штатный фильтрующий элемент способствует снижению мощности двигателя. В отличие от него, нулевой член способен увеличить этот показатель. Но начнем с того, для чего нужны фильтрующие элементы? Правильно, чтобы оградить входные отверстия от частиц грязи, пыли и всего, что содержит воздух, неизбежно попадающих в различные системы. Преимущества обычного фильтра очевидны — он создается из нескольких слоев очень толстой бумаги, надежно очищающей поступающий воздух. С другой стороны, его доступ к впускным коллекторам затруднен, но это уже неизбежные недостатки.

Подведем итог сильным и слабым сторонам такой процедуры. К плюсам можно отнести:

• небольшое увеличение мощности;
• изменение звука двигателя из подкапотного пространства.

По минусам соответственно:

• дополнительные затраты и высокий уровень требований к нулям по их качеству;
• попадание грязи через фильтр в двигатель;
• необходимость регулярного ухода и обслуживания (обсуждается ниже).

Благодаря нулевому клапану в цилиндры поступает больше воздуха, а значит, будет сожжено больше бензина. Таким образом, мощность двигателя можно увеличить примерно на 2–5%. Коэффициент, на самом деле, не настолько велик, чтобы рисковать цилиндрами и другими частями поршневой группы. Поэтому считается, что установка такого устройства имеет смысл, если машина заточена для гонок.

Особенности эксплуатации и очистки — сравнение

Еще один важный момент связан с уходом и обслуживанием таких защитных элементов. Классический фильтр меняется каждые 10-15 тысяч и просто выбрасывается, а на его место ставится новый. В последнее время широкое распространение получила пропитка элемента воздушного фильтра. Для этих целей приобретается специальная пропиточная жидкость, которая продается в виде аэрозольных баллончиков. В качестве альтернативы можно использовать трансформаторное масло или так называемый «шпиндель». В него пропитывается фильтр, после чего он немного отжимается — в результате он должен получиться немного жирным. После этого он монтируется на свое место, и можно ездить до следующего профилактического осмотра.

Пропитка специальными средствами необходима, чтобы поверхность элемента могла притягивать и удерживать пыль. К тому же лучше, если он хорошо пропускает воздух — а для этого его промывают каждые 10 тысяч км. Для этих целей можно прибегнуть к обычному моющему средству и снова замочить засохший фильтр. Установка такого элемента на штатное место также не представляет особых трудностей даже для начинающих автолюбителей. Просто выбросьте старый «воздухоотводчик» вместе с его корпусом, а вместо этого подключите нулевую точку непосредственно к трубе подачи воздуха.

Словом, в сети есть как отрицательные, так и одобрительные отзывы о подобном тюнинге. Однозначно можно сказать, что его использование пойдет на пользу спортивным автомобилям, у которых динамические качества являются одним из важнейших приоритетов при покупке. В этом случае действительно можно значительно увеличить мощность вашего спорткара. Если мы говорим о традиционных семейных автомобилях, то серьезного прироста тяги такая процедура не даст. Однако стоит ожидать дополнительных затрат и проблем с обслуживанием.

Как видите, ставить нулевой фильтр или нет — это отдельная задача. Каждый водитель решает их сам, учитывая, какие критерии для него важнее — увеличить мощность двигателя или спокойно относиться к его чистоте без особой заботы. Спасибо, что регулярно читаете блог. Буду рад получить известие от вас в будущем. До скорого!

Каждый автовладелец хочет доработать свою машину, чтобы она была идеальной во всем. Но идеальная машина должна быть не только внешне, но и внутренне.Двигатель тоже требует доработки. Если настраивать мотор, то без фильтра нулевого сопротивления не обойтись.

Обойтись без установки такого устройства категорически невозможно, так как новый впрыск, переработанная система впуска и выпуска значительно поднимают силовые показатели силовой установки, которой для наиболее плавной работы требуется больше воздуха.

Если в такой ситуации фильтр нулевого сопротивления не установлен, то мотор просто «задохнется».Он будет тратить и дергаться, так как смесь совсем не обогатится. Кроме того, эти фильтры можно приобрести в любом магазине автозапчастей. Так называемый «ноль» очень легко заменяет штатный. Крепления сменные. Также стоит отметить эстетическую сторону нового фильтра. Это придаст двигателю спортивный вид.

Зачем устанавливать фильтр нулевого сопротивления?

Важно понимать суть вопроса: можно ли на обычном автомобиле использовать ноль, и, если есть возможность, то какой выбрать? Чтобы полностью и с пониманием разобраться с этой проблемой, необходимо понимать, как работает фильтр нулевого сопротивления.

Как всем известно, любой воздушный фильтр должен фильтровать поступающий воздух от нежелательных воздействий окружающей среды, поскольку этот воздух смешивается с топливом для получения богатой смеси. Не зря конструкторам пришла в голову идея установить на двигатели средства очистки воздуха, так как они снижают износ деталей и узлов силовой установки. В частности, они защищают поршневую группу. Если снять фильтр, микрочастицы, обладающие абразивными свойствами, попадая с воздухом, изнашивают детали двигателя за очень короткий период времени.

Но нужно учитывать обратную сторону воздушных фильтров: они очень плотные, поэтому сквозь такой материал сложно проходить не только частицам, но и воздуху. Это приводит к потере мощности двигателя. Полноценные лошадиные силы выдать не может, так как просто «задыхается». И, кроме того, чем большее сопротивление получает воздух, тем меньше будет выходная мощность. Очень часто это явление можно наблюдать летом, когда воздушный фильтр забивается разного рода примесями и пылью, мешающими прохождению воздуха. Но после демонтажа старого и установки нового фильтра в двигатель вроде как будто что-то двигается. Мощность увеличивается, провалы исчезают.

Чтобы минимизировать сопротивление поступающему воздуху и позволить двигателю работать со всей мощностью, они придумали такие специальные средства для очистки воздуха.

«Нулевик» специально сконструирован таким образом, чтобы мотор мог максимально потреблять много воздуха. Воздушные фильтры, установленные на гоночных автомобилях, увеличивают мощность двигателя на несколько лошадиных сил.

Основные достоинства, которые выделяют любители тюнинга

Многие задают вопрос, но не все знают, что будет делать нулевое колесо с обычным мотором.

• Мощность силовой установки увеличивается до 10%. И это при том, что фильтр все еще стоит, и частицы не попадут в цилиндры вместе с горючей смесью.
• Нулевая точка не требует частой замены, в отличие от обычного фильтра.

Такой очиститель воздуха по мере загрязнения просто промывается специальным аэрозолем. После обработки блок можно использовать повторно. Современный фильтр можно установить на штатное место, в зависимости от формы, а можно просто надеть и зажать хомутом на линии подачи воздуха.

Как правильно ухаживать за фильтром?

Для обслуживания нуля его необходимо снять с автомобиля. Затем его очищают специальной щеткой. Очистка прошла, теперь на весь фильтр нанесен специальный очиститель фильтра. Теперь подождите 10 минут, чтобы продукт пропитал фильтр.Далее по истечении этого времени фильтр промывают в какой-то емкости с водой. А после нужно промыть элемент под проточной водой.

После очистки фильтра сушить его не нужно. Самый верный — просто удалить оставшуюся воду обычным встряхиванием. Бывают случаи, когда продукт плохо пропитал фильтр, и на нем появились светлые пятна. В этом случае инструмент придется использовать повторно. После завершения всей процедуры очистки фильтра нулевого сопротивления его можно устанавливать обратно.По заводским данным нули рассчитаны на 20 стирок. Дальнейшая промывка бесполезна, да и без замены не обойтись.

Обратите внимание на важную информацию: фильтры нулевого сопротивления хорошо работают на электростанциях с большими объемами. Слабые и маленькие двигатели не заметят увеличения мощности от такого устройства.

Мнения людей о том, что если полностью разобрать воздушный фильтр, то мотор станет намного мощнее, полностью мифичны.На самом деле ничего подобного не происходит. Когда конструкторы изобрели двигатель, они рассчитали все фазы газораспределения с учетом сопротивления воздушного фильтра. Итак, помимо того, что мотор очень быстро придет в негодность, из-за попадания в него большого количества «лишних» частиц, снятие фильтра не прибавит мощности.

Владелец должен решить, использовать ли стандартный аксессуар или попытаться тюнинговать свой автомобиль.

Видео

Любой автовладелец знает, что на замену штатному воздушному фильтру двигателя приходит фильтр нулевого сопротивления, обеспечивающий увеличение мощности двигателя. Однако есть много спорных моментов, из-за которых владелец транспортного средства не решается проводить подобный тюнинг.

Как это работает?

Для полноценной работы двигателя внутреннего сгорания в любом транспортном средстве требуется достаточное количество воздуха. Для этого двигатель забирает воздушные массы из атмосферы. Однако окружающий нас воздух не славится своей чистотой, по этой причине в двигатель внутреннего сгорания могут попасть посторонние предметы (грязь, пыль, пух …), что может нанести большой вред.Чтобы избежать описанного выше процесса, используется воздушный фильтр, защищающий двигатель от частиц пыли, песка и других предметов. Заводские фильтры обеспечивают непроницаемый барьер для такого рода веществ, но в то же время сильно препятствуют проникновению воздуха на входе. К тому же штатный фильтр постепенно забивается, в результате мощность двигателя становится меньше.

Плюсы и минусы нулевого фильтра сильно отличаются от стандартного. Во-первых, он не мешает поступлению воздуха, поэтому двигатель внутреннего сгорания «дышит глубоко» и работает без перебоев. Это особенно заметно на высоких оборотах, потому что им требуется больше всего воздуха. Стандартный фильтр на высоких скоростях не справляется с такой задачей в силу своих особенностей.

Однако главная проблема воздушного фильтра — не пропускная способность, а создание барьера для защиты двигателя внутреннего сгорания от посторонних предметов. Как правило, зеро делают из синтетики или хлопка, при этом прослойку делают как можно меньше.

Обеспечивает минимальное сопротивление воздушным массам на входе во впускной коллектор.

Как установить ноль?

Установить фильтр нулевого сопротивления можно на любой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, сейчас выпускаются универсальные изделия, позволяющие установить нулевое сопротивление на любой тип двигателя.

Установка может производиться без помощи мастеров, процедура очень проста и не занимает много времени. Алгоритм действий достаточно простой, удалите стандартный фильтр и установите новый. При установке универсального изделия потребуется демонтировать стандартный корпус воздушного фильтра, но это тоже не составит большой проблемы.

Очень важно сохранить герметичность труб, это позволит избежать попадания посторонних предметов в двигатель. Кроме того, стоит ориентироваться на расположение фильтра. При установке спортивной с гибкой трубкой следует закрепить ее вдали от источников тепла (чем горячее воздух, тем больше он разряжается). Это позволит максимальному количеству кислорода попасть в камеру сгорания.

Достоинства и недостатки

Из всего этого можно сделать следующие выводы, каковы плюсы и минусы нуля:

1. Фильтр нулевого сопротивления на 3-7% увеличивает мощность ДВС за счет низкое сопротивление;
2. Простота установки и снятия фильтров;
3. Под капотом фильтр нулевого сопротивления занимает меньше места, чем штатный;
4. Срок службы намного больше, чем у штатного.

Однако не стоит забывать и о недостатках.

1. Настроенному автомобилю потребуется дополнительное обслуживание. Потребуется приобрести специальные пропитки, с помощью которых можно будет очистить фильтр;
2. Нулевой фильтр проигрывает стандартному по цене.

Однако, если мы говорим о «сухих» нулях, то покупать дополнительные пропитки нет необходимости.

Есть и «мокрые» нули, их фильтрующая способность немного выше, но они требуют большего ухода.Если моторы оснащены пленочными датчиками, лучше приобрести такой фильтр нулевого сопротивления. Однако для пропитки этого типа воздушного фильтра потребуются специальные аэрозоли.

Сервисное обслуживание

Для поддержания увеличения мощности фильтр необходимо время от времени промывать. Если быть более точным, чистка фильтрующих элементов желательна каждые 500-1000 километров.

Уход за сухими нулями

Прежде всего, их необходимо очистить от посторонних предметов, грязь и пыль не должны надолго задерживаться на фильтре, так как это снижает пропускную способность продукта. Лучше всего чистить щеткой с мягкой щетиной или обычной зубной щеткой. После этого следует использовать специальную очищающую жидкость, чаще всего она выпускается в виде спрея. Далее нужно подождать 15-20 минут, затем пропитанный фильтр нужно пропустить под струей чистой воды. Не рекомендуется мыть фильтр водопроводной водой. После того, как фильтр был промыт, его необходимо просушить. Не использовать фен и другую бытовую технику. После того, как фильтр высохнет, вы можете поставить его на место и использовать дальше.

Уход за «мокрыми нулями»

Процесс обслуживания влажных фильтров практически такой же, как и для сухих фильтров. Есть только одно отличие. После всей очистки нулевик его дополнительно пропитывают специальной жидкостью, которая обеспечивает барьер для посторонних предметов.

Наконец

Установка воздушного фильтра нулевого сопротивления рекомендуется на турбодвигателях, на которых прирост мощности заметно еще больше. Стоит ли монтировать нулевую версию под себя, нужно решать индивидуально. Кому-то не нужны эти 5-7% мощности в сочетании с дополнительной тратой времени и денег.

Если возникнут вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители будем рады на них ответить.

Zero — воздушный фильтр с нулевым сопротивлением

Воздушный фильтр с нулевым сопротивлением — фильтр, позволяющий подавать воздух в двигатель быстрее и в большем объеме. Чаще всего воздушный фильтр нулевого сопротивления называется для простоты нулевым .

Для большинства автолюбителей важный вопрос, какой эффект даст нулевой привод и стоит ли его устанавливать? Каковы последствия этого? Давайте разберемся.

Устройство и разности нуля

Основное отличие фильтра нулевого сопротивления от стандартного бумажного воздушного фильтра заключается в том, что благодаря своей конструкции он позволяет воздуху легче проходить, тем самым делая смесь богаче, что способствует лучшему сгорание и, соответственно, лучшая работа двигателя.

Обычный фильтр отличается от нулевого фильтра Обычный воздушный фильтр

Также , если вы все же собираетесь покупать нулевой , то теперь вам не нужно менять фильтр каждые 10-15 тысяч км, так как достаточно поддерживать (чистить) нулевое колесо каждые 3-5 тыс. км. и вам не нужно его менять. Для очистки фильтров нулевого сопротивления в продаже есть специальные наборы шампуней и масел для обработки фильтрующей части.

Zero — воздушный фильтр нулевого сопротивления

Что дает ноль

По этому поводу часто разгораются споры, одни говорят, что ноль делает свое дело, машина начала «валить», другие говорят что вроде ничего не изменилось.Эмпирическим путем при измерении на динамометре было доказано, что увеличение мощности минимально, обычно менее 3-5%. Допустим, у вас есть обычная гражданская машина мощностью 87 л.с. После установки этого фильтра вы получите где-то между 89-90 л.с. Физически вы никогда не почувствуете этого увеличения, пока не измеряете мощность двигателя на стенде.

Как установить ноль

С установкой нуля все просто. Для начала нужно демонтировать старый штатный фильтр вместе с коробкой, в которой он находится, и при помощи хомута закрепить нулевую катушку на воздушной трубе, идущей непосредственно к двигателю.

Вывод: Многие автовладельцы часто считают, что снятие воздушных фильтров в принципе сделает двигатель еще более мощным, но это не так, так как при разработке двигателя его мощность рассчитывается с учетом потерь сопротивления фильтра. Кроме того, езда на автомобиле без воздушного фильтра очень вредна для двигателя, так как вся пыль и грязь попадает в двигатель, разрушая стенки цилиндров, поршни и т. Д. Попадание посторонних предметов в двигатель значительно снизит его ресурс.

Нулевое колесо для спортивных автомобилей с настроенными двигателями

Поскольку мы уже решили, что нулевое колесо не сильно поможет гражданскому автомобилю, поэтому мы сделаем вывод, что воздушный фильтр нулевого сопротивления присутствует при прохождении настройки двигателя Автомобиль готовится к соревнованиям, вот где секунды и даже доли секунды важны для победы, а поскольку спортивные двигатели обладают большой мощностью, увеличение на 10-20 л. с. может дать эти заветные секунды для победы.

АНАЛОГИЧНЫЕ СТАТЬИ

Требования к испытаниям на сопротивление и чистоту фильтров ULPA

Требования к испытаниям на сопротивление и чистоту фильтров ULPA, на самом деле, воздушные фильтры будут оказывать сопротивление потоку воздуха.Фильтр ULPA накапливает пыль, и сопротивление увеличивается. Когда сопротивление увеличивается до определенного значения, фильтр ULPA списывается. В большинстве случаев конечное сопротивление фильтра HEPA на кожухе ламинарного потока блока фильтра вентилятора FFU в два раза превышает начальное сопротивление. Чем грязнее фильтр ULPA, тем быстрее увеличивается сопротивление. Конечное значение сопротивления ULPA-фильтра не означает, что срок службы фильтра будет значительно увеличен, но резко сократит объем воздуха в системе кондиционирования.

Следовательно, нет необходимости устанавливать слишком высокое конечное значение сопротивления. В низкоэффективных фильтрах часто используются грубоволокнистые фильтрующие материалы диаметром 10 мм. Из-за больших зазоров между волокнами чрезмерное сопротивление может сдувать пыль с фильтра. В это время сопротивление больше не будет увеличиваться, но эффективность фильтрации упадет до нуля. Следовательно, конечное значение сопротивления фильтров ниже G4 должно быть строго ограничено. Каждая секция фильтра должна быть оборудована устройствами контроля сопротивления.Конечное сопротивление зависит от инструмента, который нужно определить, а не только от ощущений оператора.

В нормальных условиях выбор окончательного сопротивления является обязанностью разработчика кондиционера. Опытные инженеры могут изменить окончательное значение сопротивления исходной конструкции в соответствии с условиями на объекте; некоторые дизайнеры забывают сообщить пользователю окончательное значение сопротивления, которое он выбрал; иногда пользователь переходит на фильтры других типов или от других поставщиков, в это время инженер по эксплуатации должен определить окончательное значение сопротивления.

1. Требования к испытаниям фильтров ULPA

(1) Условия окружающей среды: температура поддерживается на уровне 18-26 ℃; относительная влажность регулируется на уровне 45-65%.

(2) Перепад давления: Для помещений с различной степенью чистоты внутри разность статического давления составляет 5 Па, а разница статического давления между чистой зоной и зоной нечистого помещения составляет 10 Па; Помещение с большим количеством пыли во время процесса должно выдерживаться относительно других помещений. Отрицательное давление.

(3) Статус теста: статический тест, не более 2 внутренних тестеров.

2. Метод проверки фильтра ULPA

(1) Включите питание. После того, как прибор выполнит проверку и настройку, отсоедините измерительную пластиковую трубку от задней панели. Порт размещается там, где необходимо измерение.

(2) Счетчик частиц пыли дезинфицируется водой для инъекций и 75% спиртом, а затем облучается ультрафиолетовыми лучами в течение 30 минут в чистую зону.

(3) Пробоотборная головка находится на расстоянии 2-4 атм от высокоэффективного фильтра во время обнаружения и медленно сканирует вместе с внутренней рамой и серединой высокоэффективного фильтра.Для каждого высокоэффективного фильтра проверяется не менее 5 точек и наблюдаются отображаемые данные. После испытания подсоедините порт пластиковой трубки для отбора проб к задней панели счетчика частиц пыли для проверки. Затем выключите питание.

(4) Поместите счетчик частиц пыли на стол горизонтально. Отверстие для измерительной пластиковой трубки подсоединено к патрубку фильтра.

3. Настройка начального и конечного сопротивления фильтра ULPA

(1) Начальная фильтрация: начальное сопротивление: 40 Па, конечное сопротивление: 100 Па

(2) Фильтр средней эффективности: начальное сопротивление: 130 Па, конечное сопротивление: 300 Па

(3) Высокоэффективный фильтр: начальное сопротивление: 200 Па, конечное сопротивление: 460 Па

Сегодня я расскажу вам о тестировании и требованиях к фильтрам ULPA в чистых помещениях. Точно определите качество фильтра ULPA, чтобы избежать утечки фильтра ULPA и повлиять на производство. Метод: используйте счетчик частиц пыли, чтобы определить, протекает ли фильтр ULPA. Результат: если взвешенные частицы в каждой точке обнаружения превышают диапазон, требуемый для чистой зоны, возникнет утечка, и ее необходимо закрыть или заменить.

Начальное и конечное сопротивление воздушного фильтра-Новости компании-Воздушный фильтр_HEPA Filter_Paint Filter Paper_Filter Media_clean-link производство

В сравнении сопротивления воздушного фильтра , и начального сопротивления фильтра, мы можем более интуитивно понять соответствующие параметры различных воздушных фильтров P, что более убедительно для нас при выборе воздушных фильтров.Обратимся к фильтрации воздуха вместе. Сопротивление и начальное сопротивление фильтра!

Сопротивление воздушного фильтра

Воздушный фильтр препятствует воздушному потоку. Воздушный фильтр пыльный и сопротивление добавляется. Когда сопротивление увеличивается до определенного значения сопротивления, воздушный фильтр утилизируется. Сопротивление нового воздушного фильтра называется «начальным сопротивлением»; значение сопротивления, соответствующее обрезку воздушного фильтра, называется «конечным сопротивлением»;

Во время проектирования часто требуется типичное значение сопротивления для расчета объема воздуха в системе.Это сопротивление называется «расчетным сопротивлением» и представляет собой среднее значение начального и конечного сопротивления.

Выбор конечного сопротивления напрямую зависит от срока службы и объема воздуха в воздушном фильтре. Обычно выбор окончательного сопротивления остается за проектировщиками. Опытный инженер может изменить окончательное значение сопротивления исходной конструкции в зависимости от условий на месте. Некоторые дизайнеры забывают сообщить пользователю окончательное значение сопротивления, которое он выбрал; иногда пользователь меняет другие модели воздушных фильтров или других поставщиков, тогда инженер должен определить окончательное значение сопротивления.

Конечное сопротивление в 2-4 раза больше начального сопротивления, конечное сопротивление G3 (первичный фильтр) составляет от 100 до 200 Па, G4 от 150 до 250 Па, F5 до F6 (средний эффект) от 250 до 300 Па, от F7 до F8 (высокий и средний КПД). 300 ~ 400 Па, F9 ~ h21 (малоэффективный) 400 ~ 450, эффективный и очень эффективный 400 ~ 600 Па;

Чем грязнее воздушный фильтр, тем больше сопротивление. Слишком высокое конечное значение сопротивления не означает, что срок службы воздушного фильтра значительно увеличится, но приведет к резкому падению работы системы кондиционирования воздуха.Следовательно, нет необходимости устанавливать слишком высокое конечное значение сопротивления. В низкоэффективных воздушных фильтрах часто используются фильтры с грубым волокном диаметром ≥10 мм. Из-за большого размера пор между волокнами чрезмерное сопротивление может привести к сдутию золы на воздушном фильтре. В это время сопротивление больше не увеличивается, но эффективность фильтрации снижается до нуля. Следовательно, необходимо строго ограничить конечное значение сопротивления воздушного фильтра ниже G4. Контроль сопротивления Каждая секция фильтра должна быть оборудована устройством контроля сопротивления.Окончательное сопротивление зависит от измерителя, а не только от ощущений оператора.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОТНОШЕНИЯ — Прикладное промышленное электричество

Столетия назад было обнаружено, что определенные типы материалов могут загадочным образом притягиваться друг к другу после того, как их натерли друг на друга. Например, если протереть кусок шелка о кусок стекла, шелк и стекло будут иметь тенденцию слипаться. Действительно, сила притяжения могла быть продемонстрирована, даже когда два материала были разделены:

Фигура 2.1

Стекло и шелк — не единственные материалы, которые, как известно, ведут себя подобным образом. Любой, кто когда-либо касался латексного шара только для того, чтобы обнаружить, что он пытается прилипнуть к нему, испытал то же самое явление. Парафин и шерстяная ткань — еще одна пара материалов, которые ранние экспериментаторы признали проявляющими силу притяжения после трения друг о друга:

Рис. 2.2

Это явление стало еще более интересным, когда было обнаружено, что идентичные материалы, после того как их натерли соответствующей тканью, всегда отталкивают друг друга:

Фигура 2.3

Также было отмечено, что когда кусок стекла, натертый шелком, подвергается воздействию куска воска, натертого шерстью, два материала будут притягиваться друг к другу:

Рисунок 2.4

Кроме того, было обнаружено, что любой материал, демонстрирующий свойства притяжения или отталкивания после трения, может быть отнесен к одной из двух различных категорий: притягиваемый к стеклу и отталкиваемый воском или отталкиваемый стеклом и притягиваемый воском. Было либо одно, либо другое: не было обнаружено материалов, которые могли бы притягиваться или отталкиваться как стеклом, так и воском, или которые реагировали бы на одно, не реагируя на другое.

Больше внимания уделялось кускам ткани, используемой для растирания. Было обнаружено, что после протирания двух кусков стекла двумя кусками шелковой ткани не только кусочки стекла отталкивались друг от друга, но и ткани. То же самое произошло с кусочками шерсти, которыми натирали воск:

Рисунок 2.5

Это было действительно странно наблюдать. В конце концов, ни один из этих предметов не претерпел видимых изменений в результате трения, но они определенно вели себя иначе, чем до того, как их натерли.Какое бы изменение ни произошло, заставив эти материалы притягивать или отталкивать друг друга, было незаметно.

Некоторые экспериментаторы предположили, что невидимые «жидкости» переходили от одного объекта к другому в процессе трения и что эти «жидкости» были способны воздействовать на физическую силу на расстоянии. Чарльз Дюфай был одним из первых экспериментаторов, которые продемонстрировали, что существует определенно два разных типа изменений, вызванных трением определенных пар предметов друг о друга. Тот факт, что в этих материалах проявилось более одного типа изменений, был очевиден тем фактом, что были созданы два типа сил: притяжение и отталкивание .Гипотетический перенос жидкости стал известен как заряд .

Один исследователь-пионер, Бенджамин Франклин, пришел к выводу, что между натертыми предметами происходил обмен только одной жидкостью, и что два разных «заряда» были не чем иным, как избытком или недостатком этой жидкости. После экспериментов с воском и шерстью Франклин предположил, что грубая шерсть удаляет часть этой невидимой жидкости из гладкого воска, вызывая избыток жидкости на шерсти и недостаток жидкости на воске.Возникающее в результате несоответствие содержания жидкости между шерстью и воском могло вызвать силу притяжения, поскольку жидкость пыталась восстановить прежний баланс между двумя материалами.

Постулирование существования единой «жидкости», которая была получена или потеряна в результате трения, лучше всего объясняло наблюдаемое поведение: все эти материалы аккуратно попадали в одну из двух категорий при трении и, что наиболее важно, что два активных материала трулись о них. друг друга всегда попадали в противоположные категории , о чем свидетельствует их неизменное влечение друг к другу.Другими словами, никогда не было времени, когда два материала трулись друг о друга , и оба становились либо положительными, либо отрицательными.

После предположения Франклина о том, что шерсть стирает что-то с воска, тип заряда, который был связан с натертым воском, стал известен как «отрицательный» (поскольку предполагалось, что он имеет дефицит жидкости), в то время как тип заряда, связанный с натирание шерсти стало называться «положительным» (поскольку предполагалось, что в ней будет избыток жидкости).Он и не подозревал, что его невинное предположение в будущем вызовет много путаницы у изучающих электричество!

Точные измерения электрических зарядов были выполнены французским физиком Шарлем Кулоном в 1780-х годах с помощью устройства, называемого крутильными весами , для измерения силы, создаваемой между двумя электрически заряженными объектами. Результаты работы Кулона привели к разработке единицы электрического заряда, названной в его честь, кулонов .Если бы два «точечных» объекта (гипотетические объекты, не имеющие заметной площади поверхности) были бы одинаково заряжены величиной в 1 кулон и поместили на расстоянии 1 метра (примерно 1 ярд) друг от друга, то они генерировали бы силу около 9 миллиардов ньютонов (примерно 2 миллиарда фунтов), либо притягивая, либо отталкивая в зависимости от типа задействованных зарядов. Рабочее определение кулона как единицы электрического заряда (в терминах силы, генерируемой между точечными зарядами) оказалось равным избытку или недостатку примерно в 6 250 000 000 000 000 000 электронов.Или, говоря наоборот, один электрон имеет заряд около 0,00000000000000000016 кулонов. Поскольку один электрон является наименьшим известным носителем электрического заряда, последняя величина заряда электрона определяется как элементарный заряд .
Гораздо позже было обнаружено, что эта «жидкость» на самом деле состоит из очень маленьких кусочков материи, названных электронами , названных так в честь древнегреческого слова, обозначающего янтарь: еще один материал, проявляющий заряженные свойства при трении тканью.

Состав атома

Эксперименты с тех пор показали, что все объекты состоят из чрезвычайно маленьких «строительных блоков», известных как атомов , и что эти атомы, в свою очередь, состоят из более мелких компонентов, известных как частиц . Три основных частицы, составляющие большинство атомов, называются протонами , нейтронами и электронами . Хотя большинство атомов состоит из протонов, нейтронов и электронов, не все атомы имеют нейтроны; Примером является изотоп протия (1h2) водорода (Водород-1), который является самой легкой и наиболее распространенной формой водорода, которая имеет только один протон и один электрон.Атомы слишком малы, чтобы их можно было увидеть, но если бы мы могли взглянуть на один, он мог бы выглядеть примерно так:

Несмотря на то, что каждый атом в куске материала имеет тенденцию держаться вместе как единое целое, на самом деле между электронами и кластером протонов и нейтронов, находящимся посередине, остается много пустого пространства.

Рис. 2.6

Эта грубая модель представляет собой модель элемента углерода с шестью протонами, шестью нейтронами и шестью электронами. В любом атоме протоны и нейтроны очень прочно связаны друг с другом, что является важным качеством.Плотно связанный сгусток протонов и нейтронов в центре атома называется ядром , и количество протонов в ядре атома определяет его элементарную идентичность: измените количество протонов в ядре атома, и вы измените тип атома, который он есть. Фактически, если вы удалите три протона из ядра атома свинца, вы осуществите мечту старых алхимиков о создании атома золота! Тесное связывание протонов в ядре отвечает за стабильную идентичность химических элементов и неспособность алхимиков осуществить свою мечту.

Нейтроны гораздо меньше влияют на химический характер и идентичность атома, чем протоны, хотя их так же трудно добавить в ядро ​​или удалить из ядра, поскольку они так прочно связаны. Если нейтроны добавляются или приобретаются, атом все равно сохранит ту же химическую идентичность, но его масса немного изменится, и он может приобрести странные ядерные свойства, такие как радиоактивность.

Однако электроны обладают значительно большей свободой передвижения в атоме, чем протоны или нейтроны.Фактически, они могут быть выбиты из их соответствующих положений (даже полностью покинув атом!) С гораздо меньшей энергией, чем та, которая требуется для выбивания частиц в ядре. Если это произойдет, атом по-прежнему сохраняет свою химическую идентичность, но возникает важный дисбаланс. Электроны и протоны уникальны тем, что они притягиваются друг к другу на расстоянии. Именно это притяжение на расстоянии вызывает притяжение между натертыми объектами, когда электроны удаляются от своих первоначальных атомов и располагаются вокруг атомов другого объекта.

Электроны имеют тенденцию отталкивать другие электроны на расстоянии, как и протоны с другими протонами. Единственная причина, по которой протоны связываются вместе в ядре атома, заключается в гораздо большей силе, называемой сильной ядерной силой , которая действует только на очень коротких расстояниях. Считается, что из-за такого поведения притяжения / отталкивания между отдельными частицами электроны и протоны имеют противоположные электрические заряды. То есть каждый электрон имеет отрицательный заряд, а каждый протон — положительный.В равных количествах внутри атома они противодействуют присутствию друг друга, так что общий заряд внутри атома равен нулю. Вот почему изображение атома углерода имеет шесть электронов: чтобы уравновесить электрический заряд шести протонов в ядре. Если электроны уйдут или появятся дополнительные электроны, общий электрический заряд атома будет разбалансирован, в результате чего атом останется «заряженным» в целом, заставив его взаимодействовать с заряженными частицами и другими заряженными атомами поблизости. Нейтроны не притягиваются и не отталкиваются электронами, протонами или даже другими нейтронами и, следовательно, классифицируются как не имеющие никакого заряда.

Процесс прибытия или ухода электронов — это именно то, что происходит, когда определенные комбинации материалов трются друг о друга: электроны от атомов одного материала вынуждаются трением покинуть свои соответствующие атомы и переходить к атомам другого материала. Другими словами, электроны составляют «жидкость», выдвинутую Бенджамином Франклином.

Что такое статическое электричество?

Результат дисбаланса этой «жидкости» (электронов) между объектами называется статическим электричеством .Это называется «статическим», потому что смещенные электроны стремятся оставаться неподвижными после перемещения из одного изоляционного материала в другой. В случае воска и шерсти путем дальнейших экспериментов было установлено, что электроны в шерсти фактически передаются атомам воска, что прямо противоположно гипотезе Франклина! В честь того, что Франклин назвал заряд воска «отрицательным», а заряд шерсти «положительным», электроны, как говорят, обладают «отрицательным» зарядным влиянием.Таким образом, объект, атомы которого получили избыток электронов, считается заряженным на отрицательно на , в то время как объект, атомы которого не имеют электронов, считается заряженным на положительно на , как бы сбивает с толку эти обозначения. К тому времени, когда была открыта истинная природа электрической «жидкости», номенклатура электрического заряда Франклина была слишком хорошо установлена, чтобы ее можно было легко изменить, и так остается по сей день.

Майкл Фарадей доказал (1832 г.), что статическое электричество такое же, как у батареи или генератора.Статическое электричество по большей части доставляет неудобства. В черный порох и бездымный порох добавлен графит для предотвращения возгорания из-за статического электричества. Это вызывает повреждение чувствительной полупроводниковой схемы. Хотя возможно производство двигателей с питанием от статического электричества с высоким напряжением и низким током, это неэкономично. Немногочисленные практические применения статического электричества включают ксерографическую печать, электростатический воздушный фильтр и высоковольтный генератор Ван де Граафа.

• Все материалы состоят из крошечных «строительных блоков», известных как атомов .
• Все встречающиеся в природе атомы содержат частицы, называемые электронами , протонами и нейтронами , за исключением изотопа протия ( ₁ H ¹ ) водорода.
• Электроны имеют отрицательный (-) электрический заряд.
• Протоны имеют положительный (+) электрический заряд.
• Нейтроны не имеют электрического заряда.
• Электроны удаляются из атомов намного легче, чем протоны или нейтроны.
• Количество протонов в ядре атома определяет его идентичность как уникального элемента.

Электроны атомов разных типов имеют разную степень свободы передвижения. В некоторых типах материалов, таких как металлы, внешние электроны в атомах настолько слабо связаны, что они хаотично перемещаются в пространстве между атомами этого материала не более чем под влиянием тепловой энергии комнатной температуры.Поскольку эти практически несвязанные электроны могут свободно покидать свои соответствующие атомы и плавать в пространстве между соседними атомами, их часто называют свободными электронами .

Проводники и изоляторы

В других типах материалов, таких как стекло, электроны атомов имеют очень небольшую свободу передвижения. Хотя внешние силы, такие как физическое трение, могут заставить некоторые из этих электронов покинуть свои соответствующие атомы и перейти к атомам другого материала, они не очень легко перемещаются между атомами внутри этого материала.

Эта относительная подвижность электронов в материале известна как электрическая проводимость . Электропроводность определяется типами атомов в материале (количество протонов в ядре каждого атома определяет его химическую идентичность) и тем, как атомы связаны друг с другом. Материалы с высокой подвижностью электронов (много свободных электронов) называются проводниками , а материалы с низкой подвижностью электронов (мало или совсем отсутствуют свободные электроны) называются изоляторами .

Вот несколько распространенных примеров проводников и изоляторов:

Проводники	Изоляторы
серебристый	стекло
медь	резина
золото	масло
алюминий	асфальт
утюг	стекловолокно
сталь	фарфор
латунь	керамика
бронза	кварц
ртуть	(сухое) хлопок
графит	(сухая) бумага
грязная вода	(сухое) дерево
бетон	пластик
	воздух
	алмаз
	чистая вода

Следует понимать, что не все проводящие материалы имеют одинаковый уровень проводимости, и не все изоляторы одинаково устойчивы к движению электронов. Электропроводность аналогична прозрачности некоторых материалов для света: материалы, которые легко «проводят» свет, называются «прозрачными», а те, которые этого не делают, — «непрозрачными». Однако не все прозрачные материалы одинаково светопроводят. Оконное стекло лучше, чем большинство пластиков, и, конечно, лучше, чем «прозрачное» стекловолокно. Так и с электрическими проводниками, одни лучше других.

Например, серебро является лучшим проводником в списке «проводников», предлагая более легкий проход для электронов, чем любой другой упомянутый материал.Грязная вода и бетон также считаются проводниками, но эти материалы обладают значительно меньшей проводимостью, чем любой металл.

Также следует понимать, что некоторые материалы изменяют свои электрические свойства в различных условиях. Например, стекло является очень хорошим изолятором при комнатной температуре, но становится проводником при нагревании до очень высокой температуры. Такие газы, как воздух, обычно изолирующие материалы, также становятся проводящими при нагревании до очень высоких температур. Большинство металлов при нагревании становятся хуже проводниками, а при охлаждении — лучше. Многие проводящие материалы становятся идеально проводящими (это называется сверхпроводимостью ) при чрезвычайно низких температурах.

Электронный поток / электрический ток

В то время как нормальное движение «свободных» электронов в проводнике является случайным, без определенного направления или скорости, электроны могут скоординированно перемещаться через проводящий материал. Это равномерное движение электронов мы называем электричеством или электрическим током .Чтобы быть более точным, его можно было бы назвать динамическим электричеством в отличие от статического электричества , которое представляет собой неподвижное накопление электрического заряда. Так же, как вода, текущая через пустоту трубы, электроны могут перемещаться в пустом пространстве внутри и между атомами проводника. На наш взгляд проводник может показаться твердым, но любой материал, состоящий из атомов, по большей части представляет собой пустое пространство! Аналогия с потоком жидкости настолько уместна, что движение электронов через проводник часто называют «потоком». ”

Здесь можно сделать примечательное наблюдение. Поскольку каждый электрон равномерно движется через проводник, он толкает проводник впереди, так что все электроны движутся вместе как группа. Начало и остановка потока электронов по длине проводящего пути происходит практически мгновенно от одного конца проводника к другому, даже если движение каждого электрона может быть очень медленным. Примерная аналогия — трубка, заполненная встык мрамором:

Фигура 2.7

Трубка полна шариков, как проводник полон свободных электронов, готовых к перемещению под воздействием извне. Если один шарик внезапно вставляется в эту полную трубку с левой стороны, другой шарик немедленно попытается выйти из трубки справа. Несмотря на то, что каждый шарик прошел лишь небольшое расстояние, передача движения через трубку происходит практически мгновенно от левого конца к правому концу, независимо от длины трубки. С электричеством общий эффект от одного конца проводника до другого происходит со скоростью света: быстрые 186 000 миль в секунду !!! Однако каждый отдельный электрон проходит через проводник на , намного медленнее.

Электронный поток через провод

Если мы хотим, чтобы электроны текли в определенном направлении в определенное место, мы должны обеспечить им правильный путь, точно так же, как водопроводчик должен установить трубопровод, чтобы вода текла туда, где он или она хочет, чтобы она текла. Чтобы облегчить это, провода изготовлены из металлов с высокой проводимостью, таких как медь или алюминий, самых разных размеров.

Помните, что электроны могут течь только тогда, когда у них есть возможность перемещаться в пространстве между атомами материала.Это означает, что может быть электрический ток только там, где существует непрерывный путь из проводящего материала, обеспечивающий канал для прохождения электронов. В аналогии с мрамором шарики могут течь в левую сторону трубки (и, следовательно, через трубку) тогда и только тогда, когда трубка открыта с правой стороны, чтобы шарики могли вытекать. Если трубка заблокирована с правой стороны, шарики будут просто «скапливаться» внутри трубки, и мраморный «поток» не произойдет. То же самое верно и для электрического тока: непрерывный поток электронов требует наличия непрерывного пути, позволяющего этот поток. Давайте посмотрим на диаграмму, чтобы проиллюстрировать, как это работает:

Рис. 2.8

Тонкая сплошная линия (как показано выше) является условным обозначением непрерывного отрезка провода. Поскольку проволока сделана из проводящего материала, такого как медь, составляющие ее атомы имеют много свободных электронов, которые могут легко перемещаться по проволоке. Однако в этом проводе никогда не будет непрерывного или равномерного потока электронов, если им не будет откуда взяться и куда идти.Добавим гипотетические «Источник» и «Назначение» электрона:

.

Рис. 2.9.

Теперь, когда Источник электронов проталкивает новые электроны в провод с левой стороны, может возникнуть поток электронов через провод (на что указывают стрелки, указывающие слева направо). Однако поток будет прерван, если токопроводящий путь, образованный проволокой, будет нарушен:

Рисунок 2. 10

Целостность цепи

Поскольку воздух — изолирующий материал, а два куска провода разделяет воздушный зазор, некогда непрерывный путь прерван, и электроны не могут течь от источника к месту назначения.Это похоже на разрезание водопроводной трубы на две части и закрытие ее сломанных концов: вода не может течь, если нет выхода из трубы. С точки зрения электричества, у нас было состояние электрической цепи , когда провод был цельным, а теперь эта непрерывность прервана из-за того, что провод был разрезан и отделен.

Если бы мы возьмем другой кусок провода, ведущего к Пункту назначения, и просто вступим в физический контакт с проводом, ведущим к Источнику, у нас снова будет непрерывный путь для движения электронов.Две точки на схеме обозначают физический контакт (металл-металл) между кусочками провода:

Рисунок 2.11

Теперь у нас есть непрерывность от Источника до вновь созданного соединения, вниз, вправо и вверх до Назначения. Это аналогично установке тройника в одну из закрытых труб и направлению воды через новый сегмент трубы к месту назначения. Обратите внимание на то, что через сломанный сегмент провода с правой стороны не проходят электроны, потому что он больше не является частью полного пути от Источника к Пункту назначения.

Интересно отметить, что из-за этого электрического тока внутри проводов не происходит «износа», в отличие от водопроводных труб, которые в конечном итоге подвергаются коррозии и изнашиваются из-за продолжительных потоков. Однако при движении электроны сталкиваются с некоторым трением, и это трение может генерировать тепло в проводнике. Это тема, которую мы рассмотрим более подробно позже.

• В проводящих материалах внешние электроны в каждом атоме могут легко приходить или уходить и называются свободными электронами.
• В изоляционных материалах внешние электроны не так свободно перемещаются.
• Все металлы электропроводны.
• Динамическое электричество или электрический ток — это равномерное движение электронов по проводнику.
• Статическое электричество — это неподвижное (если оно находится на изоляторе), накопленный заряд, образованный избытком или недостатком электронов в объекте. Обычно он образуется путем разделения зарядов путем контакта и разделения разнородных материалов.
• Для того, чтобы электроны могли непрерывно (бесконечно) течь через проводник, должен существовать полный, непрерывный путь, по которому они могут двигаться как внутрь, так и из этого проводника.

Вы, возможно, задавались вопросом, как заряды могут непрерывно течь в одинаковом направлении по проводам без использования этих гипотетических Источников и Назначений. Чтобы схема источника и назначения работала, оба должны иметь бесконечную емкость для зарядов, чтобы поддерживать непрерывный поток!

Используя аналогию с мрамором и трубкой из предыдущего раздела о проводниках, изоляторах и потоке электронов, мраморный источник и мраморные целевые ведра должны быть бесконечно большими, чтобы вместить достаточно мрамора для «потока» мрамора. выдержанный.

Что такое цепь?

Ответ на этот парадокс можно найти в концепции цепи : бесконечного зацикленного пути для носителей заряда. Если мы возьмем провод или несколько проводов, соединенных встык, и закольтим его так, чтобы он образовал непрерывный путь, у нас есть средства для поддержки равномерного потока заряда без необходимости прибегать к бесконечным источникам и назначениям:

Рисунок 2.12

Каждый носитель заряда, движущийся по часовой стрелке в этой цепи, толкает носитель перед ним, который толкает носитель перед ним, и так далее, и так далее, точно так же, как хула-хуп, наполненный шариками.Теперь у нас есть возможность поддерживать непрерывный поток заряда бесконечно без необходимости в бесконечных запасах и свалках. Все, что нам нужно для поддержания этого потока, — это постоянные средства мотивации для этих носителей заряда, о которых мы поговорим в следующем разделе этой главы, посвященном напряжению и току.

Wha t Означает ли это, что контур b качнулся?

Непрерывность в цепи так же важна, как и в прямом проводе.Как и в примере с прямым отрезком провода между Источником и Назначением, любой разрыв в этой цепи предотвратит прохождение заряда через нее:

Рис. 2.13

Здесь важно понимать, что не имеет значения, где происходит разрыв . Любое нарушение непрерывности в цепи предотвратит поток заряда по всей цепи. Если не существует непрерывной непрерывной петли из проводящего материала, через которую проходят носители заряда, устойчивый поток просто не может поддерживаться.

Рисунок 2.14

• Схема представляет собой непрерывную петлю из проводящего материала, которая позволяет носителям заряда непрерывно проходить через нее без начала и конца.
• Если цепь «разорвана», это означает, что ее проводящие элементы больше не образуют полный путь, и в ней не может происходить непрерывный поток заряда.
• Местоположение разрыва в цепи не имеет отношения к ее неспособности поддерживать непрерывный поток заряда. Любой разрыв , где-нибудь в цепи предотвращает поток носителей заряда по цепи.

Как упоминалось ранее, нам нужно нечто большее, чем просто непрерывный путь (т. Так же, как мрамор в трубе или вода в трубе, для инициирования потока требуется некоторая сила воздействия. В случае электронов эта сила — это та же сила, которая действует в статическом электричестве: сила, создаваемая дисбалансом электрического заряда.

Если мы возьмем примеры воска и шерсти, которые были натерты друг с другом, мы обнаружим, что избыток электронов в воске (отрицательный заряд) и недостаток электронов в шерсти (положительный заряд) создают дисбаланс заряда между ними.Этот дисбаланс проявляется как сила притяжения между двумя объектами:

Рисунок 2.15

Если между заряженным воском и шерстью поместить проводящую проволоку, электроны будут проходить через нее, так как некоторые из избыточных электронов в воске устремляются через провод, чтобы вернуться к шерсти, восполняя там недостаток электронов:

Рис. 2.16

Дисбаланс электронов между атомами воска и атомами шерсти создает силу между двумя материалами. Поскольку электроны не могут перетекать от воска к шерсти, все, что может сделать эта сила, — это притягивать два объекта вместе.

Теперь, когда проводник перекрывает изолирующий зазор, сила заставит электроны течь в однородном направлении через провод, хотя бы на мгновение, пока заряд в этой области не нейтрализуется и сила между воском и шерстью не уменьшится.

Электрический заряд, образованный между этими двумя материалами при трении их друг о друга, служит для хранения определенного количества энергии. Эта энергия мало чем отличается от энергии, накопленной в высоком резервуаре с водой, который выкачивается из пруда нижнего уровня:

Фигура 2.17

Влияние силы тяжести на воду в резервуаре создает силу, которая пытается снова опустить воду на более низкий уровень. Если подходящая труба проложена от резервуара обратно к пруду, вода под действием силы тяжести потечет вниз из резервуара по трубе:

Рис. 2.18

Требуется энергия, чтобы перекачивать эту воду из пруда с низким уровнем в резервуар с высоким уровнем, и движение воды по трубопроводу обратно к исходному уровню представляет собой высвобождение энергии, накопленной от предыдущей откачки.

Если вода перекачивается на еще более высокий уровень, для этого потребуется еще больше энергии, таким образом, будет сохранено больше энергии, и больше энергии будет высвобождено, если воде будет позволено снова течь по трубе обратно вниз:

Рис. 2.19.

Электроны мало чем отличаются. Если мы протираем воск и шерсть вместе, мы «выкачиваем» электроны с их нормальных «уровней», создавая условия, при которых существует сила между парафином и шерстью, поскольку электроны стремятся восстановить свои прежние положения (и балансировать внутри своего тела). соответствующие атомы).Сила, притягивающая электроны обратно в исходное положение вокруг положительных ядер их атомов, аналогична силе гравитации, действующей на воду в резервуаре, пытаясь вернуть ее к прежнему уровню. Подобно тому, как перекачка воды на более высокий уровень приводит к накоплению энергии, «перекачка» электронов для создания дисбаланса электрического заряда приводит к накоплению определенного количества энергии в этом дисбалансе. И точно так же, как обеспечение пути для воды стекать обратно с высоты резервуара приводит к высвобождению этой накопленной энергии, предоставление возможности электронам течь обратно к их первоначальным «уровням» приводит к высвобождению накопленной энергии.

Когда носители заряда уравновешены в этом статическом состоянии (точно так же, как вода, неподвижная, высоко в резервуаре), энергия, хранящаяся там, называется потенциальной энергией , потому что у нее есть возможность (потенциал) высвобождения, которая не была полностью исчерпана. понял еще.

Понятие напряжения

Когда носители заряда находятся в статическом состоянии (как вода, неподвижная, высоко в резервуаре), энергия, хранящаяся там, называется потенциальной энергией, потому что у нее есть возможность (потенциал) высвобождения, которая еще не полностью реализована. .

Когда вы терзаете обувь с резиновой подошвой о тканевый ковер в сухой день, вы создаете дисбаланс электрического заряда между вами и ковром. При царапании ногами накапливается энергия в виде дисбаланса зарядов, вытесняемых из их первоначальных мест. Этот заряд (статическое электричество) является стационарным, и вы вообще не заметите, что энергия накапливается. Однако, как только вы положите руку на металлическую дверную ручку (с большой подвижностью электронов для нейтрализации вашего электрического заряда), эта накопленная энергия будет высвобождена в виде внезапного потока заряда через вашу руку, и вы будете воспринимать ее как поражение электрическим током!

Эта потенциальная энергия, накопленная в виде дисбаланса электрического заряда и способная спровоцировать прохождение носителей заряда через проводник, может быть выражена термином, называемым напряжением, которое технически представляет собой меру потенциальной энергии на единицу заряда или что-то вроде того, что физик назвал бы удельную потенциальную энергию.

Определение напряжения

Определяемое в контексте статического электричества, напряжение — это мера работы, необходимой для перемещения единичного заряда из одного места в другое, против силы, которая пытается сохранить баланс электрических зарядов. В контексте источников электроэнергии напряжение — это количество доступной потенциальной энергии (работы, которую необходимо выполнить) на единицу заряда для перемещения зарядов по проводнику. Поскольку напряжение является выражением потенциальной энергии, представляющей возможность или потенциал высвобождения энергии при перемещении заряда с одного «уровня» на другой, на него всегда ссылаются между двумя точками.Рассмотрим аналогию с водохранилищем:

. Рис. 2.20

Из-за разницы в высоте падения существует вероятность того, что гораздо больше энергии будет выпущено из резервуара через трубопровод в точку 2, чем в точку 1. Принцип интуитивно понятен при падении камня: что приводит к при более сильном ударе камень упал с высоты одного фута или тот же камень упал с высоты одной мили?

Очевидно, падение с большей высоты приводит к высвобождению большей энергии (более сильный удар).Мы не можем оценить количество накопленной энергии в водохранилище, просто измерив объем воды, точно так же, как мы можем предсказать серьезность удара падающей породы, просто зная вес породы: в обоих случаях мы также должны учитывать, как далекие эти массы упадут со своей начальной высоты. Количество энергии, высвобождаемой при падении массы, зависит от расстояния между его начальной и конечной точками. Точно так же потенциальная энергия, доступная для перемещения носителей заряда из одной точки в другую, зависит от этих двух точек.Следовательно, напряжение всегда выражается как величина между двумя точками.

Интересно, что аналогия с массой, потенциально «падающей» с одной высоты на другую, является настолько удачной моделью, что напряжение между двумя точками иногда называют падением напряжения .

Генерирующее напряжение

Напряжение можно генерировать другими способами, кроме трения материалов определенных типов друг о друга. Химические реакции, лучистая энергия и влияние магнетизма на проводники — вот несколько способов создания напряжения.Соответствующими примерами этих трех источников напряжения являются батареи, солнечные элементы и генераторы (например, «генератор переменного тока» под капотом вашего автомобиля). На данный момент мы не будем вдаваться в подробности того, как работает каждый из этих источников напряжения — более важно то, что мы понимаем, как источники напряжения могут применяться для создания потока заряда в электрической цепи.

Давайте возьмем символ химической батареи и поэтапно построим схему:

Рисунок 2.21

Как работают источники напряжения?

Любой источник напряжения, включая аккумуляторные батареи, имеет две точки электрического контакта.В этом случае у нас есть точка 1 и точка 2 на приведенной выше диаграмме. Горизонтальные линии различной длины указывают на то, что это батарея, и дополнительно указывают направление, в котором напряжение этой батареи будет пытаться протолкнуть носители заряда по цепи. Тот факт, что горизонтальные линии в символе батареи кажутся разделенными (и, таким образом, не могут служить путем для потока заряда), не вызывает беспокойства: в реальной жизни эти горизонтальные линии представляют собой металлические пластины, погруженные в жидкий или полутвердый материал. который не только проводит заряды, но и генерирует напряжение, чтобы подтолкнуть их, взаимодействуя с пластинами.

Обратите внимание на маленькие знаки «+» и «-» непосредственно слева от символа батареи. Отрицательный (-) конец батареи всегда является концом с самым коротким тире, а положительный (+) конец батареи всегда является концом с самым длинным тире. Положительный конец батареи — это конец, который пытается вытолкнуть из нее носители заряда (помните, что по традиции мы думаем, что носители заряда заряжены положительно, хотя электроны заряжены отрицательно). Точно так же отрицательный конец — это конец, который пытается привлечь носители заряда.

Если концы «+» и «-» батареи ни к чему не подключены, между этими двумя точками будет напряжение, но не будет потока заряда через батарею, потому что нет непрерывного пути, по которому могут перемещаться носители заряда. .

Рисунок 2.22

Тот же принцип справедлив и для аналогии с резервуаром для воды и насосом: без возвратной трубы обратно в пруд накопленная энергия в резервуаре не может быть выпущена в виде потока воды. Как только резервуар будет полностью заполнен, поток не может возникнуть, независимо от того, какое давление может создать насос.Должен существовать полный путь (контур), по которому вода течет из пруда в резервуар и обратно в пруд для обеспечения непрерывного потока.

Мы можем обеспечить такой путь для батареи, соединив кусок провода от одного конца батареи к другому. Формируя цепь с петлей из проволоки, мы инициируем непрерывный поток заряда по часовой стрелке:

Рисунок 2.23

Понимание концепции электрического тока

Пока батарея продолжает вырабатывать напряжение и непрерывность электрического пути не нарушена, носители заряда будут продолжать течь в цепи.Следуя метафоре воды, движущейся по трубе, этот непрерывный, равномерный поток заряда через цепь называется током . Пока источник напряжения продолжает «толкать» в одном направлении, носители заряда будут продолжать двигаться в том же направлении в цепи. Этот однонаправленный поток тока называется , постоянный ток, , или постоянный ток. Во втором томе этой серии книг исследуются электрические цепи, в которых направление тока переключается взад и вперед: , переменный ток, , или переменный ток.Но пока мы просто займемся цепями постоянного тока.

Поскольку электрический ток состоит из отдельных носителей заряда, текущих в унисон через проводник, двигаясь и толкая носители заряда впереди, точно так же, как шарики через трубу или вода через трубу, величина потока через одну цепь будет равна то же самое в любой момент. Если бы мы отслеживали поперечное сечение провода в одной цепи, считая протекающие носители заряда, мы бы заметили точно такое же количество в единицу времени, что и в любой другой части цепи, независимо от длины проводника или проводника. диаметр.

Если мы нарушим непрерывность цепи в любой точке , электрический ток прекратится во всей петле, и полное напряжение, создаваемое батареей, будет проявляться в разрыве, между концами проводов, которые раньше были соединены:

Рисунок 2.24

Что такое полярность падения напряжения ?

Обратите внимание на знаки «+» и «-», нарисованные на концах разрыва цепи, и то, как они соответствуют знакам «+» и «-» рядом с выводами аккумулятора.Эти маркеры указывают направление, в котором напряжение пытается протолкнуть ток, это направление потенциала, обычно называемое полярностью , . Помните, что напряжение всегда относительно между двумя точками. По этой причине полярность падения напряжения также является относительной между двумя точками: будет ли точка в цепи помечена знаком «+» или «-», зависит от другой точки, к которой она относится. Взгляните на следующую схему, где каждый угол петли отмечен номером для справки:

Фигура 2.25

При нарушении целостности цепи между точками 2 и 3, полярность падения напряжения между точками 2 и 3 будет «+» для точки 2 и «-» для точки 3. Полярность батареи (1 «+» и 4 « — ”) пытается протолкнуть ток через петлю по часовой стрелке от 1 до 2, от 3 до 4 и снова обратно до 1.

Теперь посмотрим, что произойдет, если мы снова соединим точки 2 и 3 вместе, но сделаем разрыв цепи между точками 3 и 4:

Рисунок 2.26

При разрыве между 3 и 4 полярность падения напряжения между этими двумя точками будет «-» для 4 и «+» для 3.Обратите особое внимание на тот факт, что «знак» точки 3 противоположен знаку в первом примере, где разрыв был между точками 2 и 3 (где точка 3 была помечена «-»). Мы не можем сказать, что точка 3 в этой цепи всегда будет либо «+», либо «-», потому что полярность, как и само напряжение, не зависит от одной точки, а всегда относительна между двумя точками!

• Носители заряда могут двигаться через проводник с помощью той же силы, которая проявляется в статическом электричестве.
• Напряжение — это мера удельной потенциальной энергии (потенциальной энергии на единицу заряда) между двумя точками. С точки зрения непрофессионала, это мера «толчка», позволяющая мотивировать обвинение.
• Напряжение, как выражение потенциальной энергии, всегда является относительным между двумя местоположениями или точками. Иногда это называют «падением напряжения».
• Когда источник напряжения подключен к цепи, напряжение вызывает равномерный поток носителей заряда через эту цепь, называемый током .
• В одиночной (однопетлевой) схеме величина тока в любой точке такая же, как и величина тока в любой другой точке.
• Если цепь, содержащая источник напряжения, разорвана, полное напряжение этого источника появится в точках разрыва.
• +/- ориентация падения напряжения называется полярностью . Это также относительное значение между двумя точками.

Схема из предыдущего раздела не очень практична.На самом деле, это может быть довольно опасно строить (прямое соединение полюсов источника напряжения с помощью одного куска провода). Причина, по которой это опасно, заключается в том, что величина электрического тока может быть очень большой в таком коротком замыкании , а выделение энергии может быть очень значительным (обычно в виде тепла).

Обычно электрические цепи строятся таким образом, чтобы максимально безопасно использовать высвобождаемую энергию на практике.

Ток, протекающий через нить накала лампы

Одно из практических и популярных применений электрического тока — это электрическое освещение.Самая простая форма электрической лампы — это крошечная металлическая «нить» внутри прозрачной стеклянной колбы, которая накаляется добела («накаляется») тепловой энергией, когда через нее проходит достаточный электрический ток. Как и батарея, он имеет две токопроводящие точки подключения: одна для входа тока, а другая — для выхода.

При подключении к источнику напряжения электрическая цепь лампы выглядит примерно так:

Рис. 2.27

Когда ток проходит через тонкую металлическую нить накала лампы, он встречает большее сопротивление движению, чем обычно в толстом куске провода.Это сопротивление электрическому току зависит от типа материала, его площади поперечного сечения и температуры. Технически он известен как сопротивление . (Можно сказать, что у проводников низкое сопротивление, а у изоляторов очень высокое сопротивление.) Это сопротивление служит для ограничения количества тока, проходящего через цепь с заданным значением напряжения, подаваемого батареей, по сравнению с «коротким замыканием», когда у нас не было ничего, кроме провода, соединяющего один конец источника напряжения (батареи) с другим.

Когда ток движется против сопротивления сопротивления, возникает «трение». Точно так же, как механическое трение, трение, создаваемое током, протекающим против сопротивления, проявляется в виде тепла. Концентрированное сопротивление нити накала лампы приводит к тому, что на нити рассеивается относительно большое количество тепловой энергии. Этой тепловой энергии достаточно, чтобы нить накаливания стала раскаленной добела, производя свет, в то время как провода, соединяющие лампу с батареей (которые имеют гораздо меньшее сопротивление), едва ли нагреваются, проводя такое же количество тока.

Как и в случае короткого замыкания, если непрерывность цепи нарушена в любой точке, ток прекращается по всей цепи. Если лампа установлена, это означает, что она перестанет светиться:

Рисунок 2.28.

Как и раньше, при отсутствии тока, весь потенциал (напряжение) батареи доступен через разрыв, ожидая возможности соединения, чтобы перебросить этот разрыв и позволить току снова течь. Это состояние известно как обрыв цепи , , когда разрыв цепи предотвращает ток повсюду.

Все, что требуется, — это однократное прерывание непрерывности, чтобы «разомкнуть» цепь. После повторного подключения любых разрывов и восстановления непрерывности цепи она называется замкнутой цепью .

Основа для включения ламп

То, что мы видим здесь, является основой для включения и выключения ламп с помощью дистанционных выключателей. Поскольку любой разрыв непрерывности цепи приводит к остановке тока по всей цепи, мы можем использовать устройство, предназначенное для преднамеренного разрыва этой непрерывности (называемое переключателем), установленное в любом удобном месте, к которому мы можем провести провода, для управления потоком ток в цепи:

Фигура 2.29

Таким образом, выключатель, установленный на стене дома, может управлять лампой, установленной в длинном коридоре или даже в другой комнате, вдали от выключателя. Сам переключатель состоит из пары проводящих контактов (обычно сделанных из какого-либо металла), соединенных механическим рычажным приводом или кнопкой. Когда контакты соприкасаются друг с другом, ток может течь от одного к другому, и устанавливается непрерывность цепи. Когда контакты разделены, ток от одного к другому предотвращается воздушной изоляцией между ними, и непрерывность цепи нарушается.

Рубильник

Пожалуй, лучший вид переключателя, который можно показать для иллюстрации основного принципа, — это «ножевой» переключатель:

Рис. 2.30

Рубильник — это не что иное, как токопроводящий рычаг, свободно поворачивающийся на шарнире, вступающий в физический контакт с одной или несколькими неподвижными точками контакта, которые также являются токопроводящими.

Переключатель, показанный на иллюстрации выше, построен на фарфоровой основе (отличный изоляционный материал) с использованием меди (отличный проводник) для «лезвий» и точек контакта.Ручка сделана из пластика, чтобы изолировать руку оператора от токопроводящего лезвия переключателя при его открытии или закрытии.

Вот еще один тип рубильника, с двумя неподвижными контактами вместо одного:

Рис. 2.31

Конкретный рубильник, показанный здесь, имеет одно «лезвие», но два неподвижных контакта, что означает, что он может включать или отключать более одной цепи. На данный момент это не так важно, чтобы знать, просто базовая концепция того, что такое переключатель и как он работает.Рубильные переключатели отлично подходят для иллюстрации основного принципа работы переключателя, но они представляют определенные проблемы безопасности при использовании в электрических цепях большой мощности. Открытые проводники рубильника делают случайный контакт с цепью, и любая искра, которая может возникнуть между движущимся лезвием и неподвижным контактом, может воспламенить находящиеся поблизости легковоспламеняющиеся материалы. В большинстве современных конструкций переключателей подвижные проводники и точки контакта герметично закрыты изолирующим кожухом, чтобы уменьшить эти опасности.Фотография нескольких современных типов переключателей показывает, что механизмы переключения гораздо более скрыты, чем в конструкции ножа:

Рисунок 2.32

Открытый и закрытый контуры

В соответствии с терминологией «разомкнутой» и «замкнутой» цепей, переключатель, который устанавливает контакт от одной клеммы подключения к другой (пример: рубильник с лезвием, полностью касающимся неподвижной точки контакта), обеспечивает непрерывность подачи тока в протекает и называется переключателем закрыто .

И наоборот, выключатель, который нарушает целостность цепи (пример: рубильник с лезвием , не касающимся неподвижной точки контакта), не пропускает ток, и называется выключателем разомкнутым . Эта терминология часто сбивает с толку новичков, изучающих электронику, потому что слова «открытый» и «закрытый» обычно понимаются в контексте двери, где «открытый» приравнивается к свободному проходу, а «закрытый» — к блокировке. В случае электрических переключателей эти термины имеют противоположные значения: «открытый» означает отсутствие потока, а «закрытый» означает свободное прохождение электрического тока.

• Сопротивление — это мера сопротивления электрическому току.
• Короткое замыкание — электрическая цепь, оказывающая небольшое сопротивление протеканию тока или не имеющая его. Короткие замыкания опасны для источников питания высокого напряжения, поскольку возникающие высокие токи могут вызвать выделение большого количества тепловой энергии.
• Разрыв цепи . — это цепь, в которой непрерывность была нарушена из-за прерывания пути прохождения тока.
• Замкнутая цепь — это замкнутая цепь с хорошей непрерывностью на всем протяжении.
• Устройство, предназначенное для размыкания или замыкания цепи в контролируемых условиях, называется переключателем .
• Термины «разомкнут», и «замкнут». относятся как к переключателям, так и ко всем цепям. Открытый переключатель — это переключатель без непрерывности: ток не может течь через него. Замкнутый переключатель — это переключатель, который обеспечивает прямой (с низким сопротивлением) путь для прохождения тока.

Поскольку соотношение между напряжением, током и сопротивлением в любой цепи настолько регулярное, мы можем надежно контролировать любую переменную в цепи, просто управляя двумя другими. Возможно, самой простой переменной в любой цепи для управления является ее сопротивление. Это можно сделать, изменив материал, размер и форму проводящих компонентов (помните, как тонкая металлическая нить накала лампы создавала большее электрическое сопротивление, чем толстый провод?).

Что такое резистор?

Специальные компоненты, называемые резисторами, производятся специально для создания точного количества сопротивления для вставки в цепь.Обычно они изготавливаются из металлической проволоки или углерода и спроектированы так, чтобы поддерживать стабильное значение сопротивления в широком диапазоне условий окружающей среды. В отличие от ламп, они не излучают свет, но выделяют тепло, поскольку электрическая энергия рассеивается ими в рабочем контуре. Однако, как правило, резистор предназначен не для выработки полезного тепла, а просто для обеспечения точного количества электрического сопротивления.

Условные обозначения и значения на схеме резистора

Наиболее распространенным условным обозначением резистора на схеме является зигзагообразная линия:

Фигура 2.33

Значения резисторов в омах обычно отображаются как смежные числа, и если в цепи присутствует несколько резисторов, они будут помечены уникальным идентификационным номером, например R ₁ , R ₂ , R ₃ , и т.д. Как видите, символы резисторов могут отображаться как по горизонтали, так и по вертикали:

Рис. 2.34.

Реальные резисторы совсем не похожи на зигзагообразный символ. Вместо этого они выглядят как маленькие трубки или цилиндры с двумя торчащими проводами для подключения к цепи.Вот образцы резисторов разных типов и размеров:

Рис. 2.35

В соответствии с их внешним видом, альтернативный схематический символ резистора выглядит как небольшая прямоугольная коробка:

Рис. 2.36. Можно также показать, что резисторы

имеют переменное, а не фиксированное сопротивление. Это может быть сделано с целью описания реального физического устройства, разработанного с целью обеспечения регулируемого сопротивления, или может быть для того, чтобы показать какой-то компонент, который просто случайно имеет нестабильное сопротивление:

Фигура 2.37

Фактически, каждый раз, когда вы видите символ компонента, нарисованный через диагональную стрелку, этот компонент имеет переменную, а не фиксированное значение. Этот «модификатор» символа (диагональная стрелка) является стандартным условием для электронных символов.

Переменные резисторы

Переменные резисторы должны иметь какие-либо физические средства регулировки, либо вращающийся вал, либо рычаг, который можно перемещать для изменения величины электрического сопротивления. На фотографии показаны некоторые устройства, называемые потенциометрами, которые можно использовать как переменные резисторы:

Фигура 2.38

Номинальная мощность резисторов

Поскольку резисторы рассеивают тепловую энергию, поскольку электрические токи через них преодолевают «трение» их сопротивления, резисторы также оцениваются с точки зрения того, сколько тепловой энергии они могут рассеять без перегрева и повреждений. Естественно, эта номинальная мощность указывается в физических единицах измерения «ватты». Большинство резисторов, используемых в небольших электронных устройствах, таких как портативные радиоприемники, рассчитаны на 1/4 (0,25) Вт или меньше. Номинальная мощность любого резистора примерно пропорциональна его физическому размеру.Обратите внимание на первую фотографию резистора, как номинальная мощность соотносится с размером: чем больше резистор, тем выше его номинальная рассеиваемая мощность. Также обратите внимание, что сопротивление (в омах) не имеет ничего общего с размером!

Хотя сейчас может показаться бессмысленным иметь устройство, которое ничего не делает, кроме сопротивления электрическому току, резисторы — чрезвычайно полезные устройства в схемах. Поскольку они просты и широко используются в мире электричества и электроники, мы потратим значительное количество времени на анализ схем, состоящих только из резисторов и батарей.

Чем полезны резисторы?

Для практической иллюстрации полезности резисторов, рассмотрите фотографию ниже. Это изображение печатной платы или печатной платы: сборка, состоящая из прослоенных слоев изоляционной фенольной волокнистой платы и проводящих медных полос, в которые можно вставлять компоненты и закреплять их с помощью процесса низкотемпературной сварки, называемого «пайкой». Различные компоненты на этой печатной плате обозначены печатными этикетками. Резисторы обозначаются любой этикеткой, начинающейся с буквы «R».

Рис. 2.39.

Эта конкретная печатная плата представляет собой компьютерный аксессуар, называемый «модемом», который позволяет передавать цифровую информацию по телефонным линиям. На плате этого модема можно увидеть как минимум дюжину резисторов (все с мощностью рассеиваемой мощности 1/4 Вт). Каждый из черных прямоугольников (называемых «интегральными схемами» или «микросхемами») также содержит собственный массив резисторов для своих внутренних функций. Другой пример печатной платы показывает резисторы, упакованные в еще меньшие блоки, называемые «устройствами для поверхностного монтажа».Эта конкретная печатная плата является нижней стороной жесткого диска персонального компьютера, и снова припаянные к ней резисторы обозначены этикетками, начинающимися с буквы «R»:

Рисунок 2.40

На этой печатной плате более сотни резисторов для поверхностного монтажа, и это количество, конечно, не включает количество резисторов, встроенных в черные «микросхемы». Эти две фотографии должны убедить любого, что резисторы — устройства, которые «просто» препятствуют прохождению электрического тока, — очень важные компоненты в области электроники!

«Нагрузка» на принципиальных схемах

На схематических диаграммах символы резисторов иногда используются для иллюстрации любого общего типа устройства в цепи, выполняющего что-то полезное с электрической энергией.Любое неспецифическое электрическое устройство обычно называется нагрузкой, поэтому, если вы видите схематическую диаграмму, показывающую символ резистора с пометкой «нагрузка», особенно в учебной принципиальной схеме, объясняющей некоторые концепции, не связанные с фактическим использованием электроэнергии, этот символ может просто быть своего рода сокращенным представлением чего-то еще более практичного, чем резистор.

Анализ цепей резисторов

Чтобы обобщить то, что мы узнали в этом уроке, давайте проанализируем следующую схему, определив все, что мы можем, исходя из предоставленной информации:

Фигура 2.41

Все, что нам здесь дано для начала, — это напряжение батареи (10 вольт) и ток цепи (2 ампера). Нам неизвестно сопротивление резистора в омах или рассеиваемая им мощность в ваттах. Изучая наш массив уравнений закона Ома, мы находим два уравнения, которые дают нам ответы на основе известных величин напряжения и тока:

Закон Ома

[латекс] R = \ frac {E} {I} \ tag {2.1} [/ латекс]

Уравнение мощности

[латекс] P = IE \ tag {2.2} [/ латекс]

Подставляя известные величины напряжения (E) и тока (I) в эти два уравнения, мы можем определить сопротивление цепи (R) и рассеиваемую мощность (P):

Закон Ома:

[латекс] R \: = \ frac {10V} {2A} = 5 \ Omega [/ latex]

Степенной закон:

[латекс] P = (2A) (10 В) = (20 Вт) [/ латекс]

Для условий цепи 10 В и 2 А сопротивление резистора должно быть 5 Ом.Если бы мы проектировали схему для работы при этих значениях, нам пришлось бы указать резистор с минимальной номинальной мощностью 20 Вт, иначе он перегреется и выйдет из строя.

Материалы резистора Резисторы

могут быть изготовлены из самых разных материалов, каждый из которых имеет свои свойства и специфические области применения. Большинство инженеров-электриков используют следующие типы:

Резисторы с проволочной обмоткой (WW) Резисторы с проволочной обмоткой

изготавливаются путем намотки резистивного провода вокруг непроводящего сердечника по спирали.Обычно они производятся для высокоточных и силовых приложений. Сердечник обычно изготавливается из керамики или стекловолокна, а резистивный провод из никель-хромового сплава не подходит для приложений с частотами выше 50 кГц. Низкий уровень шума и устойчивость к колебаниям температуры являются стандартными характеристиками проволочных резисторов. Доступны значения сопротивления от 0,1 до 100 кВт с точностью от 0,1% до 20%.

Резисторы металлопленочные

Нитрид тантала или нихрома обычно используется для изготовления металлопленочных резисторов.Комбинация керамического материала и металла обычно составляет резистивный материал. Значение сопротивления изменяется путем вырезания спирального рисунка в пленке, как углеродная пленка с помощью лазера или абразива. Металлопленочные резисторы обычно менее устойчивы к температуре, чем резисторы с проволочной обмоткой, но лучше справляются с более высокими частотами.

Металлооксидные пленочные резисторы

В металлооксидных резисторах используются оксиды металлов, такие как оксид олова, что немного отличает их от металлических пленочных резисторов.Эти резисторы надежны и стабильны и работают при более высоких температурах, чем металлопленочные резисторы. Из-за этого металлооксидные пленочные резисторы используются в приложениях, требующих высокой прочности.

Фольгированные резисторы

Разработанный в 1960-х годах резистор из фольги до сих пор остается одним из самых точных и стабильных типов резисторов, которые вы найдете и используются в приложениях с высокими требованиями к точности. Керамическая подложка, к которой приклеена тонкая объемная металлическая фольга, составляет резистивный элемент.Фольговые резисторы имеют очень низкотемпературный коэффициент сопротивления.

Резисторы из углеродного состава (CCR)

До 1960-х годов резисторы из углеродного состава были стандартом для большинства приложений. Они надежны, но не очень точны (их допуск не может быть лучше примерно 5%). Смесь мелких частиц углерода и непроводящего керамического материала используется для резистивного элемента резисторов CCR. Вещество формуют в форме цилиндра и запекают.Размеры корпуса и соотношение углерода и керамики определяют величину сопротивления. Использование большего количества углерода в процессе означает меньшее сопротивление. Резисторы CCR по-прежнему полезны для определенных приложений из-за их способности выдерживать импульсы высокой энергии, хорошим примером применения может быть источник питания.

Резисторы углеродные пленочные

Углеродные пленочные резисторы имеют тонкую углеродную пленку (со спиралью, вырезанной в пленке для увеличения резистивного пути) на изолирующем цилиндрическом сердечнике.Это позволяет получить более точное значение сопротивления, а также увеличивает значение сопротивления. Резисторы из углеродной пленки намного точнее, чем резисторы из углеродной композиции. Специальные углеродные пленочные резисторы используются в приложениях, требующих высокой импульсной стабильности.

Показатели эффективности (КПЭ)

KPI для каждого материала резистора можно найти ниже:

Характеристика	Металлическая пленка	Толстая металлическая пленка	Прецизионная металлическая пленка	Углеродный состав	Углеродная пленка
Темп.диапазон	-55 + 125	-55 + 130	-55 + 155	-40 + 105	.55 + 155
Макс. темп. коэфф.	100	100	15	1200	250-1000
Vmax	200-350	250	200	350-500	350-500
Шум (мкВ на вольт приложенного постоянного тока)	0,5	0,1	0.1	4 (100 КБ)	5 (100 КБ)
R Insul.	10000	10000	10000	10000	10000
Припой (изменение значения сопротивления в%)	0,20%	0,15%	0,02%	2%	0,50%
Влажное тепло (изменение значения сопротивления в%)	0,50%	1%	0,50%	15%	3.50%
Срок годности (% изменения значения сопротивления)	0,10%	0,10%	0,00%	5%	2%
Полный рейтинг (2000 ч при 70 ° C)	1%	1%	0,03%	10%	4%

• Устройства, называемые резисторами, созданы для обеспечения точного значения сопротивления в электрических цепях. Резисторы оцениваются как по их сопротивлению (Ом), так и по их способности рассеивать тепловую энергию (ватты).
• Номинальное сопротивление резистора не может быть определено по физическому размеру резистора (ов), о котором идет речь, хотя приблизительные номинальные значения мощности могут. Чем больше резистор, тем большую мощность он может рассеять без повреждений.
• Любое устройство, которое выполняет некоторые полезные задачи с помощью электроэнергии, обычно называют нагрузкой. Иногда символы резисторов используются в схематических диаграммах для обозначения неспецифической нагрузки, а не фактического резистора.

Поскольку требуется энергия, чтобы заставить заряд течь вопреки сопротивлению, напряжение будет проявляться (или «падать») между любыми точками в цепи с сопротивлением между ними.

Важно отметить, что, хотя величина тока (т. Е. Количество заряда, движущегося мимо заданной точки каждую секунду) в простой схеме одинакова, величина напряжения (потенциальная энергия на единицу заряда) между различными наборами точек в одном контуре могут значительно отличаться:

Рисунок 2.42

Возьмем эту схему в качестве примера. Если мы обозначим четыре точки в этой цепи номерами 1, 2, 3 и 4, мы обнаружим, что количество тока, проводимого через провод между точками 1 и 2, точно такое же, как количество тока, проводимого через лампу. (между пунктами 2 и 3).Такое же количество тока проходит по проводу между точками 3 и 4 и через батарею (между точками 1 и 4).

Однако мы обнаружим, что напряжение, возникающее между любыми двумя из этих точек, прямо пропорционально сопротивлению в пределах проводящего пути между этими двумя точками, учитывая, что величина тока на любой части пути цепи одинакова (что, для этой простой схемы это так).

В обычной цепи лампы сопротивление лампы будет намного больше, чем сопротивление соединительных проводов, поэтому следует ожидать появления значительного напряжения между точками 2 и 3 и очень небольшого напряжения между точками 1 и 2, или от 3 до 4.Напряжение между точками 1 и 4, конечно, будет полной «силой», обеспечиваемой батареей, которая будет лишь немного больше, чем напряжение на лампе (между точками 2 и 3).

Это, опять же, аналог системы резервуаров для воды:

Рисунок 2.43

Между точками 2 и 3, где падающая вода высвобождает энергию в водяном колесе, существует разница давлений между двумя точками, отражающая противодействие потоку воды через водяное колесо.От точки 1 до точки 2 или от точки 3 до точки 4, где вода свободно течет через резервуары с небольшим сопротивлением, разница давлений мала или отсутствует (нет потенциальной энергии). Однако скорость потока воды в этой непрерывной системе одинакова везде (при условии, что уровни воды в пруду и водохранилище неизменны): через насос, через водяное колесо и через все трубы.

То же самое и с простыми электрическими цепями: ток одинаков в каждой точке цепи, хотя напряжения могут различаться в разных наборах точек

Первая и, возможно, самая важная взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением называется законом Ома, который был открыт Георгом Симоном Омом и опубликован в его статье 1827 года «Гальваническая цепь, исследованная математически».

Напряжение, ток и сопротивление

Электрическая цепь образуется, когда создается проводящий путь, позволяющий электрическому заряду непрерывно перемещаться. Это непрерывное движение электрического заряда по проводникам цепи называется током , и его часто называют «потоком», как поток жидкости через полую трубу.

Сила, побуждающая носители заряда «течь» в цепи, называется напряжением .Напряжение — это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками. Когда мы говорим об определенном количестве напряжения, присутствующем в цепи, мы имеем в виду измерение того, сколько потенциальной энергии существует для перемещения носителей заряда из одной конкретной точки в этой цепи в другую конкретную точку. Без ссылки на двух конкретных точек термин «напряжение» не имеет значения.

Ток имеет тенденцию проходить через проводники с некоторой степенью трения или сопротивления движению.Это противодействие движению правильнее называть сопротивлением . Сила тока в цепи зависит от величины напряжения и величины сопротивления в цепи, препятствующей прохождению тока. Как и напряжение, сопротивление — это величина, относительная между двумя точками. По этой причине величины напряжения и сопротивления часто указываются как «между» или «поперек» двух точек в цепи.

Единицы измерения: вольт, ампер и ом

Чтобы иметь возможность делать осмысленные утверждения об этих величинах в цепях, мы должны уметь описывать их количества так же, как мы могли бы количественно определить массу, температуру, объем, длину или любой другой вид физической величины.Для массы мы можем использовать единицы «килограмм» или «грамм». Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или градусы Цельсия. Вот стандартные единицы измерения электрического тока, напряжения и сопротивления:

Таблица 2.1

«Символ», данный для каждой величины, представляет собой стандартную буквенную букву, используемую для представления этой величины в алгебраическом уравнении. Подобные стандартизированные буквы распространены в физических и технических дисциплинах и признаны во всем мире.«Аббревиатура единицы» для каждой величины представляет собой алфавитный символ, используемый в качестве сокращенного обозначения для ее конкретной единицы измерения. И да, этот странно выглядящий символ «подкова» — это заглавная греческая буква Ω, просто символ в иностранном алфавите (извинения перед читателями-греками).

Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: ампер в честь француза Андре М. Ампера, вольт в честь итальянца Алессандро Вольта и Ом в честь немца Георга Симона Ома.

Математический символ для каждой величины также имеет значение. «R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя, тогда как «I» для тока кажется немного странным. Считается, что буква «I» должна представлять «интенсивность» (потока заряда), а другой символ напряжения, «E», означает «электродвижущую силу». Судя по исследованиям, которые мне удалось провести, кажется, что есть некоторые споры по поводу значения слова «я». Символы «E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя в некоторых текстах зарезервировано «E» для обозначения напряжения на источнике (таком как батарея или генератор) и «V» для обозначения напряжения на чем-либо еще.

Все эти символы выражаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (называемого «мгновенным» значением). Например, напряжение батареи, которое стабильно в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой «E», в то время как пик напряжения при ударе молнии в тот самый момент, когда он попадает в линию электропередачи, скорее всего, будет обозначается строчной буквой «е» (или строчной буквой «v»), чтобы обозначить это значение как имеющееся в один момент времени.То же самое соглашение о нижнем регистре справедливо и для тока, строчная буква «i» представляет ток в некоторый момент времени. Однако большинство измерений постоянного тока (DC), которые стабильны во времени, будут обозначены заглавными буквами.

Кулон и электрический заряд

Одна из основополагающих единиц электрического измерения, которую часто преподают в начале курсов электроники, но нечасто используют впоследствии, — это единица кулонов , которая представляет собой меру электрического заряда, пропорционального количеству электронов в несбалансированном состоянии.Один кулон заряда равен 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Символом количества электрического заряда является заглавная буква «Q», а единица измерения кулонов обозначается заглавной буквой «C». Бывает так, что единица измерения тока, ампер, равна 1 кулону заряда, проходящего через заданную точку в цепи за 1 секунду. В этих терминах ток представляет собой скорость движения электрического заряда по проводнику.

Как указывалось ранее, напряжение является мерой потенциальной энергии на единицу заряда , доступной для стимулирования протекания тока из одной точки в другую.Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт», мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциальной энергией». Общая метрическая единица для энергии любого вида — джоулей , что равняется количеству работы, совершаемой силой в 1 ньютон при движении на 1 метр (в том же направлении). В британских подразделениях это чуть меньше 3/4 фунта силы, приложенной на расстоянии 1 фута. Проще говоря, требуется около 1 джоуля энергии, чтобы поднять гирю весом 3/4 фунта на 1 фут от земли или перетащить что-то на расстояние 1 фут, используя параллельную тяговую силу 3/4 фунта.В этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоулю электрической потенциальной энергии на (деленный на) 1 кулон заряда. Таким образом, 9-вольтовая батарея выделяет 9 джоулей энергии на каждый кулон заряда, проходящего через цепь.

Эти единицы и символы электрических величин станут очень важны, когда мы начнем исследовать отношения между ними в цепях.

Уравнения закона Ома Основное открытие

Ома заключалось в том, что величина электрического тока, протекающего через металлический проводник в цепи, прямо пропорциональна напряжению, приложенному к нему при любой заданной температуре.Ом выразил свое открытие в виде простого уравнения, описывающего взаимосвязь напряжения, тока и сопротивления:

[латекс] E = IR \ tag {2.3} [/ латекс]

В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно току (I), умноженному на сопротивление (R). Используя методы алгебры, мы можем преобразовать это уравнение в два варианта, решая для I и R соответственно:

[латекс] I = \ frac {E} {R} \ tag {2.4} [/ латекс]

[латекс] R = \ frac {E} {I} \ tag {2.5} [/ латекс]

Анализ простых схем с помощью закона Ома

Давайте посмотрим, как эти уравнения могут работать, чтобы помочь нам анализировать простые схемы:

Рисунок 2.44

В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (батарея слева) и только один источник сопротивления току (лампа справа). Это позволяет очень легко применять закон Ома. Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.

В этом первом примере мы рассчитаем величину тока (I) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и сопротивления (R):

Рисунок 2.45

Какая величина тока (I) в этой цепи?

[латекс] I = \ frac {E} {R} [/ latex] [latex] = \ frac {12V} {3 \ Omega} = 4A [/ latex]

В этом втором примере мы рассчитаем величину сопротивления (R) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и тока (I):

Какое сопротивление (R) дает лампа?

[латекс] R = \ frac {E} {I} [/ latex] [latex] = \ frac {36V} {4A} = 9 \ Omega [/ latex]

В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):

Фигура 2.46

Какое напряжение обеспечивает аккумулятор?

[латекс] E = IR [/ латекс] [латекс] = (2A) (7 \ Omega) = 14V [/ латекс]

Метод треугольника закона Ома Закон

Ома — очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей. Он так часто используется при изучении электричества и электроники, что серьезный студент должен запомнить его. Для тех, кто еще не знаком с алгеброй, есть уловка, позволяющая вспомнить, как найти любую одну величину, учитывая две другие.Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника следующим образом:

Рисунок 2.45

Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:

Рисунок 2.46

Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось:

Рисунок 2.47

Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, удалите E и посмотрите, что осталось:

Рисунок 2.48

В конце концов, вам придется быть знакомым с алгеброй, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, но этот совет может облегчить запоминание ваших первых вычислений.Если вам удобна алгебра, все, что вам нужно сделать, это зафиксировать E = IR в памяти и вывести из нее две другие формулы, когда они вам понадобятся!

• Напряжение измеряется в вольт , обозначается буквами «E» или «V».
• Ток измеряется в ампер , обозначается буквой «I».
• Сопротивление измеряется в Ом. обозначается буквой «R».
• [латекс] \ text {Закон Ома:} E = IR [/ latex]; [латекс] I = \ frac {E} {R} [/ latex]; [латекс] R = \ frac {E} {I} [/ latex]

Узнайте формулу мощности

Мы видели формулу для определения мощности в электрической цепи: умножая напряжение в вольтах на ток в амперах, мы получаем ответ в ваттах.»Давайте применим это к примеру схемы:

В приведенной выше схеме мы знаем, что у нас напряжение батареи 18 В и сопротивление лампы 3 Ом. Используя закон Ома для определения силы тока, получаем:

[латекс] I = \ frac {E} {R} [/ latex] [latex] = \ frac {18V} {3 \ Omega} = 6A [/ latex]

Теперь, когда мы знаем ток, мы можем взять это значение и умножить его на напряжение, чтобы определить мощность:

[латекс] P = IE [/ латекс] [латекс] = (6A) (18 В) = 108 Вт [/ латекс]

Это говорит нам о том, что лампа рассеивает (выделяет) 108 Вт мощности, скорее всего, в форме света и тепла.

Повышение напряжения аккумулятора

Давайте попробуем взять ту же схему и увеличить напряжение батареи, чтобы увидеть, что произойдет. Интуиция подсказывает нам, что ток в цепи будет увеличиваться с увеличением напряжения, а сопротивление лампы останется прежним. Аналогично увеличится и мощность:

Теперь напряжение батареи 36 вольт вместо 18 вольт. Лампа по-прежнему обеспечивает электрическое сопротивление 3 Ом для прохождения тока. Текущий сейчас:

[латекс] I = \ frac {E} {R} [/ latex] [латекс] = \ frac {36V} {3 \ Omega} = 12A [/ латекс]

Это понятно: если I = E / R, и мы удваиваем E, а R остается неизменным, ток должен удвоиться.Действительно, есть: теперь у нас 12 ампер тока вместо 6. А что насчет мощности?

[латекс] P = IE [/ латекс] [латекс] = (12A) (36V) = 432W [/ латекс]

Как повышение напряжения батареи влияет на мощность?

Обратите внимание, что мощность увеличилась, как мы и предполагали, но она увеличилась немного больше, чем ток. {2} R [/ latex]

Закон Джоуля Закон против.Закон Ома

Историческая справка: именно Джеймс Прескотт Джоуль, а не Георг Саймон Ом первым открыл математическую связь между рассеиваемой мощностью и током через сопротивление. Это открытие, опубликованное в 1841 году, имело форму последнего уравнения (P = I ² R) и по праву известно как закон Джоуля. Однако эти уравнения мощности настолько часто связаны с уравнениями закона Ома, связывающими напряжение, ток и сопротивление (E = IR; I = E / R; и R = E / I), что они часто приписываются Ому.{2}} {R} [/ латекс]

До сих пор мы анализировали схемы с одной батареей и одним резистором без учета соединительных проводов между компонентами, пока формируется полная цепь. Имеет ли значение для наших расчетов длина провода или «форма» цепи? Давайте посмотрим на несколько принципиальных схем и узнаем:

Рис. 2.49

Когда мы рисуем провода, соединяющие точки в электрической цепи, мы обычно предполагаем, что эти провода имеют незначительное сопротивление. Как таковые, они не вносят заметного влияния на общее сопротивление цепи, и поэтому единственное сопротивление, с которым нам приходится бороться, — это сопротивление компонентов.В приведенных выше схемах единственное сопротивление исходит от резисторов 5 Ом, так что это все, что мы будем учитывать в наших расчетах. В реальной жизни металлические провода действительно имеют сопротивление (как и источники питания!), Но эти сопротивления, как правило, намного меньше, чем сопротивление, присутствующее в других компонентах схемы, что их можно безопасно игнорировать. Исключения из этого правила существуют в электропроводке энергосистемы, где даже очень небольшое сопротивление проводника может вызвать значительные падения напряжения при нормальных (высоких) уровнях тока.

Электрически общие точки в цепи

Если сопротивление соединительного провода очень мало или отсутствует, мы можем рассматривать соединенные точки в цепи как электрически общие . То есть точки 1 и 2 в вышеуказанных схемах могут быть физически соединены близко друг к другу или далеко друг от друга, и это не имеет значения для любых измерений напряжения или сопротивления относительно этих точек. То же самое касается точек 3 и 4. Это как если бы концы резистора были присоединены непосредственно к клеммам батареи, что касается наших расчетов по закону Ома и измерений напряжения.Это полезно знать, потому что это означает, что вы можете заново нарисовать принципиальную схему или повторно подключить схему, сокращая или удлиняя провода по желанию, не оказывая заметного влияния на работу схемы. Важно только то, что компоненты прикрепляются друг к другу в одинаковой последовательности.

Это также означает, что измерения напряжения между наборами «электрически общих» точек будут одинаковыми. То есть напряжение между точками 1 и 4 (непосредственно на батарее) будет таким же, как напряжение между точками 2 и 3 (непосредственно на резисторе).Внимательно посмотрите на следующую схему и попробуйте определить, какие точки являются общими друг для друга:

Рисунок 2.50

Здесь у нас есть только 2 компонента, не считая проводов: батарея и резистор. Хотя соединительные провода образуют законченную цепь извилистым путем, на пути тока есть несколько электрически общих точек. Точки 1, 2 и 3 являются общими друг для друга, потому что они напрямую связаны друг с другом проводом. То же самое касается точек 4, 5 и 6.

Напряжение между точками 1 и 6 составляет 10 вольт, идущее прямо от батареи.Однако, поскольку точки 5 и 4 являются общими для 6, а точки 2 и 3 являются общими для 1, те же 10 вольт также существуют между этими другими парами точек:

• Между точками 1 и 4 = 10 вольт
• Между точками 2 и 4 = 10 вольт
• Между точками 3 и 4 = 10 В (непосредственно через резистор)
• Между точками 1 и 5 = 10 В Между точками 2 и 5 = 10 В
• Между точками 3 и 5 = 10 В Между точками 1 и 6 = 10 В (непосредственно на батарее)
• Между точками 2 и 6 = 10 вольт Между точками 3 и 6 = 10 вольт

Поскольку электрически общие точки соединены вместе проводом (нулевого сопротивления), между ними нет значительного падения напряжения независимо от величины тока, проводимого от одной к другой через этот соединительный провод.Таким образом, если бы мы считали напряжения между общими точками, мы должны были бы показать (практически) ноль:

• Между точками 1 и 2 = 0 вольт
• Точки 1, 2 и 3 между точками 2 и 3 = 0 вольт электрически общие
• Между точками 1 и 3 = 0 вольт
• Между точками 4 и 5 = 0 вольт
• Точки 4, 5 и 6 между точками 5 и 6 = 0 вольт электрически общие
• Между точками 4 и 6 = 0 вольт

Расчет падения напряжения по закону Ома

Это тоже имеет смысл математически.С батареей на 10 В и резистором 5 Ом ток в цепи будет 2 ампера. Если сопротивление провода равно нулю, падение напряжения на любом непрерывном участке провода можно определить с помощью закона Ома как такового:

[латекс] E = IR [/ латекс]

[латекс] E = (2A) (0 \ Omega) [/ латекс]

[латекс] \ textbf {E = 0V} [/ латекс]

Должно быть очевидно, что рассчитанное падение напряжения на любой непрерывной длине провода в цепи, где предполагается, что провод имеет нулевое сопротивление, всегда будет равно нулю, независимо от величины тока, поскольку ноль, умноженный на что-либо, равен нулю.

Поскольку общие точки в цепи будут показывать одинаковые измерения относительного напряжения и сопротивления, провода, соединяющие общие точки, часто помечаются одним и тем же обозначением. Это не означает, что точки подключения клеммы обозначены одинаково, только соединительные провода. Возьмем для примера эту схему:

Рис. 2.56.

Точки 1, 2 и 3 являются общими друг для друга, поэтому точки подключения проводов 1–2 обозначены так же (провод 2), что и точки подключения проводов 2–3 (провод 2).В реальной схеме провод, тянущийся от точки 1 до 2, может даже не быть того же цвета или размера, что и провод, соединяющий точку 2 и 3, но они должны иметь точно такую ​​же метку. То же самое касается проводов, соединяющих точки 6, 5 и 4.

Падение напряжения должно равняться нулю в общих точках

Знание того, что электрически общие точки имеют нулевое падение напряжения, является ценным принципом поиска и устранения неисправностей. Если я измеряю напряжение между точками в цепи, которые должны быть общими друг для друга, я должен прочитать ноль.Если, однако, я обнаружил значительное напряжение между этими двумя точками, то я с уверенностью знаю, что они не могут быть напрямую соединены друг с другом. Если эти точки предположительно являются электрически общими , но они регистрируются иначе, то я знаю, что между этими точками существует «открытый сбой».

Нулевое напряжение технически означает незначительное напряжение

Последнее замечание: для большинства практических целей можно предположить, что проводники имеют нулевое сопротивление от конца до конца.В действительности, однако, всегда будет небольшое сопротивление по длине провода, если только это не сверхпроводящий провод. Зная это, мы должны иметь в виду, что изученные здесь принципы, касающиеся общих электрических точек, в значительной степени действительны, но не до абсолютных градусов. То есть правило, согласно которому электрически общие точки гарантированно имеют нулевое напряжение между ними, более точно сформулировано как таковое: между электрически общими точками будет очень небольшое падение напряжения .Этот небольшой, практически неизбежный след сопротивления, обнаруживаемый в любом куске соединительного провода, должен создавать небольшое напряжение по всей его длине, когда через него проходит ток. Пока вы понимаете, что эти правила основаны на идеальных условиях, , вы не будете недоумевать, когда натолкнетесь на какое-то условие, которое кажется исключением из правила.

• Предполагается, что соединительные провода в цепи имеют нулевое сопротивление, если не указано иное.
• Провода в цепи можно укорачивать или удлинять, не влияя на работу схемы — все, что имеет значение, — это то, что компоненты подключены друг к другу в одной и той же последовательности.
• Точки, напрямую соединенные в цепь нулевым сопротивлением (проводом), считаются электрически общими .
• Электрически общие точки с нулевым сопротивлением между ними будут иметь нулевое падение напряжения между ними, независимо от величины тока (в идеале).
• Показания напряжения или сопротивления между наборами электрически общих точек будут одинаковыми.
• Эти правила применяются к идеальным условиям , где предполагается, что соединительные провода имеют абсолютно нулевое сопротивление.В реальной жизни это, вероятно, не так, но сопротивление проводов должно быть достаточно низким, чтобы общие принципы, изложенные здесь, оставались в силе.

Давайте изучим сопротивление воздуха — с помощью кофейных фильтров

Да. Кофейный фильтр идеально подходит для исследования сопротивления воздуха. Когда вы его роняете, он в основном движется вниз в устойчивом положении из-за скошенных сторон. Кроме того, когда он падает с разумной высоты (например, 2 метра), он все равно достигает предельной скорости. Наконец, вы можете складывать фильтры для кофе и ронять их.Если вы сложите три фильтра, вы эффективно измените массу объекта, но не параметры силы перетаскивания (форму и площадь).

Но что такое предельная скорость? Я отвечу на это, рассмотрев падающий кофейный фильтр. Предположим, я позволил ему упасть с некоторой высоты. Сразу после выпуска кофейный фильтр не двигается. Поскольку у него нулевая скорость, сила сопротивления также равна нулю. Единственная сила, действующая на фильтр, — это сила тяжести (масса, умноженная на гравитационное поле g ), поэтому он ускоряется вниз с ускорением -9.8 м ² (как и любой другой падающий объект).

Однако, поскольку фильтр ускоряется вниз, его скорость увеличивается. Увеличение скорости означает, что теперь есть сила сопротивления, толкающая вверх (поскольку она движется вниз).

Теперь, когда на фильтр действуют две силы, общая сила в вертикальном направлении меньше, чем была при его первом снятии. При меньшей силе у него будет меньшее ускорение, но оно все равно будет ускоряться.В конце концов, его скорость достигнет точки, в которой сила сопротивления воздуха будет равна по величине силе гравитации.

При одинаковой величине сил результирующая сила равна нулю. Это означает, что ускорение также равно нулю м / с ² . В этот момент фильтр больше не ускоряется, и это называется предельной скоростью. Конечная скорость очень полезна, поскольку ее можно использовать для определения коэффициентов сопротивления. Итак, на предельной скорости я могу написать следующее выражение. Обратите внимание, поскольку сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости, я просто собираюсь объединить все другие константы в одну константу, которую я запишу как K .

Я могу использовать это отношение для получения некоторых данных. Вот что я сделаю. Я брошу кофейный фильтр и найду его предельную скорость. Затем я сложу два кофейных фильтра и опущу их. С двумя фильтрами масса и, следовательно, конечная скорость будут выше. Повторяя это, я могу получить данные о массе и конечной скорости для построения графика, который затем даст мне коэффициент сопротивления.

Экспериментальное измерение

Как точно определить предельную скорость падающего кофейного фильтра? Есть несколько методов, которые, вероятно, сработают, но в этом случае я собираюсь использовать детектор движения.Это устройство излучает звуковой импульс и измеряет время, за которое этот импульс отразится от объекта и вернется к детектору. Это довольно полезное устройство для измерения движения в одном измерении. В этом случае я могу просто поставить детектор на пол (направленным вверх), а затем уронить на него кофейный фильтр. Вот данные, которые я получаю.

Черный Универсальный воздушный фильтр для мотоциклов FUNRE Колено с изгибом на 90 градусов 35 мм Фильтр с нулевым сопротивлением для мотоциклов Карманный велосипед ATV Инструменты и оборудование для двигателя Инструменты для двигателя adpcosmetics.com

Цвет: черный FUNRE Универсальный воздушный фильтр для мотоциклов, изгиб 90 градусов, 35 мм, фильтр с нулевым сопротивлением для мотоциклов, квадроциклов, карманный велосипед, мото инструменты и оборудование, инструменты для двигателя adpcosmetics.com

1, пожалуйста, свяжитесь с нами, простая установка, 4, долговечность,: Опрокидыватели двигателя — ✓ БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при подходящих покупках, 5, Цвет: черный, Купить Универсальный воздушный фильтр для мотоциклов FUNRE Колено с изгибом под углом 90 градусов 35-миллиметровый фильтр с нулевым сопротивлением для мотоциклетного кармана ATV Bike Moto, PZ-16, Вес: 130 г, 19, продление срока службы, 20, Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, проверьте размеры перед заказом, чтобы узнать, подходит ли он для вашего автомобиля. Фильтр всасываемого воздуха всегда используется для предотвращения абразивного воздействия. твердые частицы от попадания в цилиндры двигателя, требующие 35 мм. Многоразовый фильтрующий материал изготовлен из качественной микроволоконной марли. 3. Высокий воздушный поток с отличной фильтрацией: съемный моющийся и многоразовый воздушный фильтр.Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, и мы решим это за вас вовремя. 1 шт. * Воздушный фильтр, и воздушный фильтр прочный и может использоваться в течение длительного времени, 1, если у вас есть какие-либо вопросы или предложения. 2, универсальный подходит для большинства воздушных фильтров мотоциклов с входным отверстием двигателя 35 мм, Цвет: черный, он также может улучшить внешний вид моторного отсека и улучшить звук индукции. Универсальный воздушный фильтр для мотоциклов FUNRE. Колено с изгибом на 90 градусов, 35 мм. Фильтр с нулевым сопротивлением для мотоциклов. Карманный велосипед. ATV.там, где это может вызвать механический износ и загрязнение масла. Воздушный фильтр предотвращает попадание абразивных твердых частиц в цилиндры двигателя. Используйте этот воздушный фильтр, чтобы обеспечить более высокий поток и чистый воздух для вашего автомобиля. Резиновая опора имеет внутренние ребра для надежного крепления к карбюратору. Наш воздушный фильтр обеспечивает большой объемный поток чистого и более прохладного свободного воздуха в двигатель. Сценарий :, они полностью моются только водой с мылом. и вы можете отрегулировать до нужного размера с помощью отвертки с плоской головкой.100% новый и высококачественный воздушный фильтр. С внешней сеткой для предотвращения попадания воды в карбюратор. Примечание: вы можете заказать с уверенностью, это высокопроизводительный конический воздушный фильтр с коленом на 90 градусов, цвет: черный, с нашим 100% профессиональным обслуживанием клиентов и опытом работы с продуктом, в комплект входит:, Мы ценим предложения и отзывы наших клиентов В наших продуктах, установка: подходит для большинства внедорожных мотоциклов ATV Quad Dirt Pit Bike, внутренний диаметр отверстия, в то же время увеличивая расход топлива в процессе, 375 дюймов, изготовлен из высококачественных материалов для обеспечения эффективности фильтрации, внутренний диаметр интерфейса: подходит большинство карбюраторов.

Перейти к содержимому ГЛАВНАЯОПОРТЕ2021-06-29T17: 59: 43 + 00: 00

Цвет: черный FUNRE Мотоцикл Универсальный воздушный фильтр 90-градусный изгиб локтя 35 мм Фильтр нулевого сопротивления для мотоцикла ATV Карманный велосипед Moto

Цвет: черный FUNRE Мотоцикл Универсальный воздушный фильтр 90-градусный изгиб локтя 35 мм Фильтр нулевого сопротивления для мотоциклов ATV Карманный велосипед Moto

Колено 35 мм Фильтр с нулевым сопротивлением для мотоциклов ATV Карманный велосипед Moto Цвет: черный Универсальный воздушный фильтр для мотоциклов FUNRE с изгибом на 90 градусов, Купить Универсальный воздушный фильтр для мотоциклов FUNRE с изгибом на 90 градусов Колено 35 мм с нулевым сопротивлением для мотоциклов ATV Pocket Bike Moto (цвет: черный): Опрокидыватели двигателя — ✓ Возможна БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при подходящих покупках, Хороший продукт в Интернете, Купить онлайн здесь, Политика возврата в течение 15 дней, Любовь, Покупки, Обмен, премиальное обслуживание по конкурентоспособным ценам.

No related posts.