Resistencia del cable de doble núcleo

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Estoy tratando de hacer un problema de revisión y tengo problemas para calcular la resistencia de este circuito utilizado para aproximar un cable de doble núcleo.

Seusamásadelanteenlapreguntaconlasresistenciasmediastratadascomounacapadeplástico,peroestoyluchandoconlaprimerapartedelapregunta,queconsisteencalcularlaresistenciatotalRenlosterminalesdelaizquierda.Loqueintentéestratarlasseccionesindividualmente,esdecir:

Esta sección tiene resistencia \ $ R_1 = 2r_a + r_b \ $. Luego consideré que agregar otro bucle a esto es esencialmente agregar otro resistor \ $ R_1 \ $ en paralelo al primer bucle, por lo que tendría resistencia $$ \ frac {1} {R_2} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_1} $$ entonces $$ R_2 = \ frac {2r_a + r_b} {2} $$

Siguiendo esta lógica, la resistencia de los bucles \ $ n \ $ sería $$ R_n = \ frac {2r_a + r_b} {n} $$ No creo que esto tenga sentido ya que para \ $ n \ rightarrow \ infty \ $, \ $ R_n \ rightarrow 0 \ $. ¿Me estoy perdiendo algo con esto? Supongo que hice algo mal con el tratamiento paralelo / serie, pero no estoy seguro.

La pregunta completa es:

  

La red de resistencias que se muestra en la Figura siguiente contiene una gran cantidad de segmentos idénticos y tiene una resistencia global \ $ R \ $ medida en los terminales de la izquierda. Los segmentos se agregan al frente de la red hasta que finalmente agregar unidades adicionales no haga ninguna diferencia en \ $ R \ $. Encuentra \ $ R \ $ en términos de las resistencias \ $ r_a \ $ y \ $ r_b \ $.

     

1: utilice el resultado para estimar la resistencia máxima de un cable de doble núcleo infinitamente largo hecho de cables de cobre (área 1.2 mm, conductividad \ $ σ = 6 \ cdot 10 ^ 7Ω ^ {−1} / m ^ {- 1} \ $). El espacio de 2 mm entre los cables está completamente lleno de plástico (resistividad \ $ ρ = 10 ^ {13} Ω / m \ $). Supongamos que las dimensiones efectivas de la capa de plástico son 1 mm x 2 mm.

     

2: * Calcule aproximadamente la longitud del cable necesaria para establecer esta resistencia.

    
pregunta bigbadpiano

1 respuesta

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Considérelo como un problema de la línea de transmisión y, a partir de eso, sabemos que la impedancia característica es: -

\ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {R + j \ omega L} {G + j \ omega C}} \ $

No es demasiado complicado demostrar esto: vea mi respuesta aquí

Entonces, para DC esto se reduce a \ $ Z_0 = \ sqrt {\ dfrac {R} {G}} \ $

R es la resistencia en serie por unidad de longitud y G es la conductividad paralela por unidad de longitud. Por ejemplo, si R es 1 ohm por metro y G es 1 micro siemen por metro, entonces la impedancia característica es de 1000 ohmios.

Parece que tendré que hacer la prueba. Imagine una sección de la línea que tiene ohms de serie R y Mohms paralelos de 1 / G. Si esta sección se repite hasta el infinito, la impedancia que mira la primera sección es la misma que si se descartara la primera sección y usted mirara la segunda sección.

A partir de esta observación simple y directa, puedes decir: -

\ $ Z_ {IN} = R + \ dfrac {1} {G} || Z_ {IN} \ $. En otras palabras esto: -

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Entonces, \ $ Z_ {IN} = R + \ dfrac {\ frac {Z_ {IN}} {G}} {Z_ {IN} + \ frac {1} {G}} \ $

\ $ Z_ {IN} = R + \ dfrac {Z_ {IN}} {1 + Z_ {IN} \ cdot G} \ $

\ $ Z_ {IN} + Z_ {IN} ^ 2 \ cdot G = R + Z_ {IN} \ cdot G \ cdot R + Z_ {IN} = R (1 + Z_ {IN} \ cdot G) + Z_ {IN} \ $

Como las secciones del cable se hacen infinitamente pequeñas, \ $ Z_ {IN} \ cdot G \ $ se convierte en un término insignificante (lado derecho de la ecuación), por lo tanto, nos queda: -

\ $ Z_ {IN} ^ 2 \ cdot G = R \ $ o \ $ Z_ {IN} = \ sqrt {\ dfrac {R} {G}} \ $

    
respondido por el Andy aka

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