background image

Zadania z Przedmiotu Technika Analogowa 

 

© C. Stefa ski 

 

 

6-a-UpraszczObwoduRezyst.doc

 

1/2 

 

Zadanie 

Obliczy , metod  upraszczania struktury, rezystancj  zast pcz  R obwodu przedstawionego 

na rysunku, gdy:  

 

 

R

1

=R

4

=2

Ω,  

 

 

R

2

= R

5

=4

Ω,  

 

 

R

3

=3

Ω,  

 

 

R

6

= R

7

=5

Ω,  

 

 

R

8

=10

Ω. 

(Odp.:

 

95

17

=

5,588

R

Ω .) 

Rozwi zanie

 

 

 

Poniewa   w  analizowanej  strukturze  brak  poł cze   równoległych  i  szeregowych,  eby 

cokolwiek  w  niej  upro ci ,  musimy  skorzysta   z 

przekształce   „gwiazda  –  trójk t”  lub  „trójkat  – 

gwiazda”.  

 

Decydujemy si  na zamian  „gwiazdy” {R

2

R

3

R

5

} (widocznej na rysunku obok) w „trójk t” {R

23

, 

R

35

, R

25

} („trójk t” ten jest wrysowany na czerwono 

na nast pnym rysunku).  
 

Do  przekształcenia „gwiazda  –  trójk t”  (Y

∆) 

mo na  wykorzysta   proste  wzory  typu  iloczyn  przez  sum ,  gdy  korzysta  si   z  opisu 

przewodno ciowego  rezystorów  (czyli,  gdy  charakteryzuje  si   je  przewodno ciami  G). 

Odpowiednie wzory podano w poni szej ramce. 

 
Przekształcenie Y ∆:  

; ,

{1, 2, 3},

,

i j

i

j

i

j

ij

k

G G

G =

G

  

w liczniku iloczyn 

przewodno ci

 rezystorów stykaj cych si  z  w łami i 

oraz j

 w mianowniku suma 

przewodno ci

 rezystorów„gwiazdy”

 

 
 

W naszym przypadku mamy (oznaczenia pokazano 

na rysunku obok): 

G

2

= G

5

= 0,25 S, G

3

=0,(3) S, 

3 4 3

5

1

1

1

4

3

4

12

6

S

G

+ +

= + + =

=

[G

23

, G

35

, G

25

]=

6

3

1 1 1 1 1 1

1

1

5

4 3 3 4 4 4

10 10 40

,

,

S=

, ,

S , 

[R

23

, R

35

, R

25

]=

40

3

10,10,

Ω . 

 

Dzi ki  przekształceniu  Y

∆ pojawiły  si   rezystory  poł czone  równolegle.  Przy 

oznaczeniach z kolejnego rysunku wyliczamy: 

 

 

1

4

1

1

123

345

23

35

3 3

1

1

1

1

2

10 2

10

5 5

[

,

] [

,

]

[

,

]S [ , ]S,

R

R

G

G

G

G

=

+

+

=

+

+

=

 

 

 

5 5

123

345

3 3

[

,

] [ , ]

R

R

=

Ω . 

 

Z  kolei  pojawiło  si   poł czenie  szeregowe. 

Przy  oznaczeniach  z  kolejnego  rysunku 

wyliczamy: 

5

5

10

123,345

123

345

3

3

3

(

)

R

R

R

=

+

= + Ω = Ω , 

R

1

R

2

R

3

R

4

R

5

R

6

R

7

R

8

R

R

1

R

2

R

3

R

4

R

5

R

6

R

7

R

8

R

G

2

G

3

G

5

R

1

R

25

R

4

R

6

R

7

R

8

R

R

23

R

35

G

25

G

23

G

35

1

G

1

G

3

G

2

3

2

1

G

12

G

31

G

23

3

2

R

25

R

6

R

7

R

8

R

G

25

G

123

G

345

R

123

R

345

background image

Zadania z Przedmiotu Technika Analogowa 

 

© C. Stefa ski 

 

 

6-a-UpraszczObwoduRezyst.doc

 

2/2 

 

3

123,345

10

S

G

=

 

Teraz  pojawiło  si   poł czenie  równoległe,  dla 

którego  uproszczenia  s   nast puj ce,  przy 

oznaczeniach z poni szego rysunku: 

3

3

3

12345

123,345

25

10

40

8

(

)S= S

G

G

G

=

+

=

+

8

12345

3

=

R

Ω . 

 

 

  

 

Pozostaje  ju   tylko  zauwa y   kolejno  poł czenie 

szeregowe  {R

6

,  R

12345

,  R

7

},  upraszczaj ce  si   do  R

1234567

i poł czenie równoległe R

8

||R

123456

, upraszczaj ce si  do R.  

Oto stosowne obliczenia: 

8

38

1234567

6

12345

7

3

3

=

(5

5)

R

R

R

R

+

+

= + + Ω = Ω , 

3

1234567

38

S

G

=

3

17

1

1

1234567

8

38

10

95

(

)S= S

R

G G

G

= =

+

=

+

 

95

17

=

5,588

R

Ω . 

 

 

To  ko czy  mozolne  zabiegi  zwi zane  z  wyznaczeniem 

oporno ci zast pczej R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

25

R

6

R

7

R

8

R

G

25

G

123,345

R

123,345

R

12345

R

6

R

7

R

8

R

G

12345

R

1234567

R

8

R

G

1234567

G

8

background image

Zadania z Przedmiotu Technika Analogowa 

 

© C. Stefa ski 

 

 

6-b-UpraszczObwoduRezyst.doc

 

1/2 

 

Zadanie 

 

Obliczy , metod  upraszczania struktury, rezystancj  

zast pcz  R obwodu przedstawionego na rysunku.

 

 
(Odp.:

 

35

11

=

3,(18)

R

Ω .) 

 

Rozwi zanie

 

 

 

W  pierwszym  ruchu  w  analizowanej  strukturze 

zast pimy  poł czenia  szeregowe  {R

2

,  R

3

}  i  {R

6

,  R

7

}  ich 

oporno ciami zast pczymi R

23

=6 

Ω i  R

67

=10 

Ω, a nast pnie, wobec tego,  e nie zauwa amy 

ani dalszych poł cze  szeregowych, ani równoległych,  eby 

cokolwiek dalej upro ci , musimy skorzysta  z przekształce  

„gwiazda – trójk t” lub „trójkat – gwiazda”.  

 

Decydujemy  si   na  zamian   „gwiazdy”  {R

1

,  R

4

,  R

5

(widocznej  na  rysunku  obok)  w  „trójk t”  {R

23

,  R

35

,  R

25

(„trójk t”  ten  jest  wrysowany  na  czerwono  na  rysunku  z 

lewej).  
 

Do  przekształcenia  „gwiazda  –  trójk t”  (Y

∆)  mo na 

wykorzysta   proste  wzory  typu  iloczyn  przez  sum ,  gdy 

korzysta  si   z  opisu  przewodno ciowego  rezystorów  (czyli, 

gdy charakteryzuje si  je przewodno ciami G). Odpowiednie 

wzory podano w poni szej ramce. 

 

Przekształcenie Y ∆:  

; ,

{1, 2, 3},

,

i j

i

j

i

j

ij

k

G G

G =

G

  

w liczniku iloczyn 

przewodno ci

 rezystorów stykaj cych si  z  w łami i oraz j

 w mianowniku suma 

przewodno ci

 rezystorów„gwiazdy”

 

 

 

 

W  naszym  przypadku  mamy  (oznaczenia 

pokazano na rysunku obok):  

G

1

=0,25 S, G

4

= G

5

= 0,5 S,  

ΣG=1,25 S, 

[G

14

, G

45

, G

51

]=

4 1 1 1 1 1 1

1

1

1

5 4 2 2 2 2 4

10 5 10

,

,

S=

, ,

S , 

[R

14

, R

45

, R

51

]=

[

]

10,5,10

Ω . 

 

Dzi ki  przekształceniu  Y

∆ pojawiły  si  

rezystory 

poł czone 

równolegle. 

Przy 

oznaczeniach z kolejnego rysunku wyliczamy:  

 

 

23

67

1

1

14,23

51,67

14

51

1

1

1

1

4

1

6

10 10

10

15 5

[

,

] [

,

]

[

,

]S [ , ]S,

R

R

G

G

G

G

=

+

+

=

+

+

=

 

 

 

5 5

123

345

3 3

[

,

] [ , ]

R

R

=

Ω . 

 

Z  kolei  pojawiło  si   poł czenie  szeregowe. 

Przy  oznaczeniach  z  kolejnego  rysunku 

wyliczamy: 

15

35

51,67,14,23

51,67

14,23

4

4

(5

)

R

R

R

=

+

= +

Ω = Ω , 

1

G

1

G

3

G

2

3

2

1

G

12

G

31

G

23

3

2

R

2

=5

R

3

=1

R

4

=2

R

7

=8

R

1

=4

R

6

=2

R

5

=2

R

G

5

=0,5 S

R

23

=6

R

4

=2

R

1

=4

R

67

=10

R

5

=2

R

G

4

=0,5 S

G

1

=0,25 S

R

23

=6

R

67

=10

R

R

14

=10

G

14

=0,1S

R

45

=5

G

45

=0,2S

R

51

=10

G

51

=0,1S

R

R

14,23

=15/4 

G

14,23

=4/15 S

R

45

=5

G

45

=0,2S

R

51,67

=5

G

51,67

=0,2S

background image

Zadania z Przedmiotu Technika Analogowa 

 

© C. Stefa ski 

 

 

6-b-UpraszczObwoduRezyst.doc

 

2/2 

 

4

51,67,14,23

35

S

G

=

 

Teraz pojawiło si  poł czenie równoległe, dla 

którego  uproszczenia  s   nast puj ce,  przy 

oznaczeniach z poni szego rysunku: 

4

1

11

51,67,14,23

45

35

5

35

(

)S= S

G G

G

=

+

=

+

35

11

=

3,(18)

R

Ω . 


 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

R

45

=5

G

45

=0,2S

R

51,67,14,23

=35/4

 Ω

G

51,67,14,23

=4/35 S

background image

Zadania z Przedmiotu Technika Analogowa 

 

© C. Stefa ski 

 

 

6-c-UpraszczObwoduRezyst.doc

 

1/2 

 

Zadanie 

 

Obliczy , metod  upraszczania struktury, rezystan-

cj  zast pcz  R obwodu przedstawionego na rysunku.

 

 
(Odp.:

 R=

 

1473

923

1,596

Ω .) 

 

Rozwi zanie

 

 

 

Nie  zauwa amy  ani  poł cze   szeregowych,  ani 

równoległych,  wi c  eby  cokolwiek  upro ci ,  musimy 

skorzysta   z  przekształce   „gwiazda  –  trójk t”  lub 

„trójk t – gwiazda”.  

 

Decydujemy si  na zamian  „trójk ta” {R

1

R

2

R

6

} w „gwiazd ” {R

*12

, R

*26

, R

*61

} (patrz 

rysunek ni ej)

1

 

Do  przekształcenia  „trójk t  –  gwiazda”  (

∆ Y)  mo na  wykorzysta   proste  wzory  typu 

iloczyn  przez  sum ,  gdy  korzysta  si   z  opisu  oporno ciowego  rezystorów  (czyli,  gdy 

charakteryzuje si  je oporno ciami R). Odpowiednie wzory podano w poni szej ramce. 

 

Przekształcenie ∆  Y: 

,

{1, 2, 3},

i

ik

il

i

mn

R R

R =

R

 

w liczniku iloczyn 

oporno ci

 rezystorów stykaj cych si  w w le i ,

 

w mianowniku suma 

oporno ci

 rezystorów„trójk ta”

 

Wspomniany „trójk t” przerysowano, a na jego tle 

kolorem  ró owym  wrysowano  zast puj c   go 

„gwiazd ”. 

 

W  naszym  przypadku  mamy  (oznaczenia 

pokazano na rysunku obok):  

ΣR=13 Ω, 

[R

*12

, R

*26

, R

*16

] = 

[

]

10 30

1

12

13

13 13 13

6 2, 2 5,6 5

=

, ,

⋅ Ω

Ω . 

 

Uwzgl dnijmy  wyznaczon   ”gwiazd ” 

w analizowanym schemacie. Pokazano to na 

kolejnym rysunku.    
 

Dzi ki  przekształceniu  Y

∆ pojawiły 

si   rezystory  poł czone  szeregowo  {R

3

R

*26

}  i  {R

5

,  R

*16

},  daj ce  opory  zast pcze

2

 

odpowiednio  R

236

=

49

13

Ω   i R

156

=

95

13

Ω .  Te 

opory s  z kolei poł czone równolegle i daj  

                                                 

1

 To co pokazano na obrazku poni ej nie przypomina trójk ta, ale daje si  przerysowa  tak, by bardzo  

trójk t przypominało. 

2

 Od tego miejsca, dla lepszego zrozumienia tekstu, Czytelnik powinien samodzielnie zilustrowa  sobie  

opisywane przekształcenia, rysuj c kolejne schematy 

1

R

12

R

31

R

23

3

2

1

R

1

R

3

R

2

3

2

R

G

1

=1/6 S

R

1

=6

G

2

=1/2 S

R

2

=2

G

3

=1/3 S

R

3

=3

G

4

=1/3 S

R

4

=3

G

5

=1/5 S

R

5

=5

G

6

=1/5 S

R

6

=5

G

1

=1/6 S

R

1

=6

G

2

=1/2 S

R

2

=2

G

6

=1/5 S

R

6

=5

R

*16

=30/13

 Ω

R

*12

=12/13

 Ω

R

*26

=10/13

 Ω

R

*16

=30/13

 Ω

R

*12

=12/13

 Ω

R

*26

=10/13

 Ω

R

G

3

=1/3 S

R

3

=3

G

5

=1/5 S

R

5

=5

G

4

=1/3 S

R

4

=3

background image

Zadania z Przedmiotu Technika Analogowa 

 

© C. Stefa ski 

 

 

6-c-UpraszczObwoduRezyst.doc

 

2/2 

 

wypadkowy opór R

12356

=

4655

1872

Ω . Opory R

12356

 i R

*12

 s  poł czone szeregowo i daj  zast pcz  

rezystancj   R

12356*

=

491

144

Ω .  Wreszcie  rezystor  zast pczy  R

12356*

  jest  poł czony  równolegle  z 

rezystorem R

4

, daj c poszukiwany opór wypadkowy R

1473

923

1,596

Ω .  

 

Warto zauwa y ,  e wszystkie przeprowadzone tu przekształcenia były tak dobrane, by w 

wyniku  uproszcze   nie  wyeliminowa   zacisków,  z  punktu  widzenia  których  wyznaczamy 

oporno  zast pcz  (w tym zadaniu s  to jednocze nie zaciski opornika R

4

). Dlaczego to jest 

istotne? 

 

 

 

background image

Zadania z Przedmiotu Technika Analogowa 

 

© C. Stefa ski 

 

 

6-d-UpraszczObwoduRezyst.doc

 

1/1 

Zadanie  

 

Znale , poprzez przekształcenia struktury, opór 

zast pczy dwójnika z poni szego rysunku.  

 

 

(Odp. 2R

 

Rozwi zanie  

 

 

Przekształcamy dany obwód aby był widoczny 

„trójk t”.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nast pnie zamieniamy, korzystaj c ze znanych wzorów, „trójk t” na „gwiazd ” oraz 

wyliczamy R

,R

oraz  R

C

 . Poł czenie szeregowe {R

R}  i {R

C

 , R} pozwala nam nieco 

jeszcze upro ci  układ.  

 

1                         R

B 

R = 

3

4

R   

        R

A

 = 

AC

AB

AB

AC

BC

R

R

R

R

R

+

+

=

R R

R R R

+ +

 = 

3

R

 

        

3

R

        R

C 

R = 

3

4

R   

 

R

B 

BA

BC

AB

AC

BC

R

R

R

R

R

+

+

=

R R

R R R

+ +

=  

3

R

R

C 

=  

CA

CB

AB

AC

BC

R

R

R

R

R

+

+

R R

R R R

+ +

3

R

     

3

4

R                    

3

4

R   

 

  

   R      

poł czenie równoległe

             

4

4

3

3

4

4

3

3

R

R

R

R

+

2

16

3

9

8

R

R

=  R

3

2

 

1   

 

3

R

   

 

R

3

2

  Korzystamy ze wzoru na poł czenie szeregowe           1 

R  i uzyskujemy wynik: 

=

+

+

R

R

R

3

2

3

1

2R               2R 

       2   

 

 

 

 

 

 

 

 

       

 

 

 

 

 

 

 

       2 

 

background image

Zadania z Przedmiotu Technika Analogowa 

 

© C. Stefa ski 

 
 

U

PRASZCZANIE STRUKTUR REZYSTANCYJNYCH 

 WZORY

 

1/1 

Poł czenie szeregowe  

 

 

 

 

 

i

R =

 

 

Poł czenie równoległe 

1

2

G

1

G

2

G

3

... G

n

G

1

2

 

 

 

 

 

i

G =

 

 

Przekształcenie

 

 

 

G w i a z d a

trójk t

G

 

; ,

{1, 2, 3},

,

i j

i

j

i

j

ij

k

G G

G =

G

  

w liczniku iloczyn 

przewodno ci

 rezystorów stykaj cych si  z  w łami i oraz j

 w mianowniku suma 

przewodno ci

 rezystorów„gwiazdy” 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Przekształcenie

 

T r ó j k t

gwiazda

R

 

,

{1, 2, 3},

i

ik

il

i

mn

R R

R =

R

 

w liczniku iloczyn 

oporno ci

 rezystorów stykaj cych si  w w le i , 

w mianowniku suma 

oporno ci

 rezystorów„trójk ta” 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

R

12

R

31

R

23

3

2

1

R

1

R

3

R

2

3

2

1

G

1

G

3

G

2

3

2

1

G

12

G

31

G

23

3

2

R

1

R

2

R

n-3

R

n

R

n-1

R

n-2

1

2

R

1

2