Сегодняшняя заметка будет про электронику. Наверняка вы сталкивались с фразой «шунтирование», «шунт», «ток, протекающий по шунту». Эти фразы можно встретить не только в практической электротехнике, но и в теоретических задачах. Давайте разберемся что это такое и с чем его едят :)
Шунт ( английское shunt — ответвление, запасной путь ) — это электрический проводник или магнитопровод, который присоединяется (припаивается) параллельно электрической или магнитной цепи для ответвления основной части электрического или магнитного потока.
Начнем с практики, а потом обобщим теорией. Где это применяется на практике? Допустим, у вас есть измерительная головка от старого амперметра. И вы хотите сделать из неё амперметр, который мог бы измерять силу тока, допустим, до 10 А. Как же поступить? Если вы, не подумав, подключите такую измерительную головку напрямую в цепь с большим током, то внутренние обмотки маленькой катушки индуктивности просто сгорят, и стрелочка вашего аналогово прибора уже никогда не отклонится вправо. То есть нам нужно ограничить величину тока, проходящего через внутреннюю цепь измерительной головки.
Что еще нужно припомнить? В школе около 9 - 10 класса нам говорили что такое идеальный амперметр. Если своими словами, то это такой прибор, который подключается последовательно в электрическую цепь, измеряет силу тока в цепи, но не вносит в эту цепь никакие коррективы. То есть сопротивление идеального амперметра стремится к нулю.
Чтобы удовлетворить этим двум замечаниям, используется шунт, который изображен на первом рисунке. Он прикручивается параллельно клеммам измерительной головки. Но по-хорошему, шунт нужно рассчитывать. Не каждый подойдет. Правильный расчет начинается с момента точного измерения внутреннего сопротивления головки, желаемой величины максимального тока. Далее законы Ома и Кирхгофа помогут нам рассчитать сопротивление шунтирующего резистора (это может быть и обычная проволочка).
Формулы расчета
Например, мы хотим измерять 5 А готовым амперметром, имеющим сопротивление 2500 Ом. При этом ток, который отклоняет стрелку измерительной головки до конца вправо равен 25 мкА. Тогда сопротивление шунта можно рассчитать как R = 2500 ∙ (0.000 025 / (5 - 0.000 025) ) = 0.0125 [Ом].
Таким образом, мы можем расширить пределы показаний нашего прибора для измерения тока. Однако, чувствительность прибора ухудшается. Особенно это проявляется на малых значениях силы тока.
Теория и физика процесса
В теоретических задачах часто встречается вопрос о том, что будет со схемой, если резистор зашунтировать проводком. Давайте рассмотрим обобщенную ситуацию параллельного подключения двух резисторов. Нарисую схему для понятности :)
Итак, у нас течет общий ток Iобщ, который после первого узла разделяется на два тока I(r) и I(R). Давайте найдем эти токи, выразив их через общий ток и коэффициенты, полученные из отношения сопротивлений.
Как вы видите, при большой разнице сопротивлений, почти весь общий ток проходит через маленькое сопротивление в обход большому сопротивлению. То есть наш ток ведет себя как лентяй: плывет себе по наименьшему сопротивлению и выбирает более простой путь без всяческих колебаний :)
Понравилась задачка? Поставьте лайк, подпишитесь на канал! Вам не сложно, а мне очень приятно :)
Если Вам нужен репетитор по физике, математике или информатике/программированию, Вы можете написать мне или в мою группу Репетитор IT mentor в VK
Библиотека с книгами для физиков, математиков и программистов
Репетитор IT mentor в VK
Репетитор IT mentor в Instagram
Репетитор IT mentor в telegram